VAD ÄR FOSFATGRUPPEN? FUNKTIONER OCH FUNKTIONER - KEMI - 2025

En fosfatgrupp är en molekyl som består av en fosforatom bunden till fyra syre. Dess kemiska formel är PO43-. Denna grupp av atomer kallas en fosfatgrupp när den är bunden till en molekyl som innehåller kol (vilken biologisk molekyl som helst).

Alla levande saker är tillverkade av kol. Fosfatgruppen finns i genetiskt material i energimolekyler som är viktiga för cellulär metabolism och utgör en del av biologiska membran och vissa sötvattens ekosystem.

Fosfatgrupp fäst vid R-kedjan.

Det är tydligt att fosfatgruppen finns i många viktiga strukturer i organismer.

Elektronerna som delas mellan de fyra syreatomerna och kolatomen kan lagra mycket energi; denna förmåga är avgörande för vissa av deras roller i cellen.

Fosfatgruppens 6 huvudfunktioner

1- I nukleinsyror

DNA och RNA, det genetiska materialet för alla levande saker, är nukleinsyror. De består av nukleotider, som i sin tur består av en kvävehaltig bas, en 5-kol-socker och en fosfatgrupp.

5-kol-sockret och fosfatgruppen i varje nukleotid samlas för att bilda ryggraden i nukleinsyror.

När nukleotider inte är förbundna med varandra för att bilda DNA- eller RNA-molekyler, sammanfogar de två andra fosfatgrupper som ger upphov till molekyler såsom ATP (adenosintrifosfat) eller GTP (guanosintrifosfat).

2- Som energilager

ATP är den huvudsakliga molekylen som levererar energi till celler så att de kan utföra sina vitala funktioner.

Till exempel, när muskler samlas, använder muskelproteiner ATP för att göra det.

Denna molekyl består av ett adenosin kopplat till tre fosfatgrupper. Bindningarna som bildas mellan dessa grupper är högenergi.

Detta betyder att när dessa bindningar bryts frigörs en stor mängd energi som kan användas för att utföra arbete i cellen.

Avlägsnandet av en fosfatgrupp för att frigöra energi kallas ATP-hydrolys. Resultatet är ett fritt fosfat plus en ADP-molekyl (adenosindifosfat, eftersom det bara har två fosfatgrupper).

Fosfatgrupper finns också på andra energimolekyler som är mindre vanliga än ATP, såsom guanosintrifosfat (GTP), cytidintrifosfat (CTP) och uridintrifosfat (UTP).

3- Vid aktivering av proteiner

Fosfatgrupper är viktiga för aktivering av proteiner, så att de kan utföra särskilda funktioner i celler.

Proteiner aktiveras genom en process som kallas fosforylering, som helt enkelt är tillsatsen av en fosfatgrupp.

När en fosfatgrupp har kopplats till ett protein sägs proteinet ha fosforylerats.

Det betyder att det har aktiverats för att kunna göra ett visst jobb, till exempel att bära ett meddelande till ett annat protein i cellen.

Proteinfosforylering sker i alla former av liv, och proteiner som lägger till dessa fosfatgrupper till andra proteiner kallas kinaser.

Det är intressant att nämna att ibland jobbet för ett kinas är att fosforylera ett annat kinas. Omvänt är avfosforylering avlägsnande av en fosfatgrupp.

4 - I cellmembran

Fosfatgrupper kan ansluta sig till lipider för att bilda en annan typ av mycket viktiga biomolekyler som kallas fosfolipider.

Dess betydelse ligger i det faktum att fosfolipider är huvudkomponenten i cellmembranen och dessa är väsentliga strukturer för livet.

Många fosfolipidmolekyler är arrangerade i rader för att bilda det som kallas en fosfolipid-tvåskikt; det vill säga ett dubbelt skikt av fosfolipider.

Detta tvåskikt är huvudkomponenten i biologiska membran, såsom cellmembranet och kärnhöljet som omger kärnan.

5- Som pH-regulator

Levande saker behöver neutrala livsvillkor eftersom de flesta biologiska aktiviteter endast kan ske vid ett specifikt pH nära neutralt; det vill säga varken mycket surt eller mycket basiskt.

Fosfatgruppen är en viktig pH-buffert i celler.

6- I ekosystem

I sötvattensmiljöer är fosfor ett näringsämne som begränsar tillväxten av växter och djur.

Att öka mängden fosforinnehållande molekyler (som fosfatgrupper) kan främja plankton och växttillväxt.

Denna ökning av växttillväxten innebär mer mat för andra organismer, såsom djurplankton och fisk. Således fortsätter livsmedelskedjan tills den når människor.

En ökning av fosfater kommer initialt att öka antalet plankton och fisk, men för mycket ökning begränsar andra näringsämnen som också är viktiga för överlevnad, till exempel syre.

Denna utarmning av syre kallas övergödning, och den kan döda vattenlevande djur.

Fosfater kan öka på grund av mänsklig verksamhet, såsom avloppsrening, industriell utsläpp och användning av gödselmedel i jordbruket.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Cellens molekylärbiologi (6: e upplagan). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemi (8: e upplagan). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD, & Schindler, DW (2000). Fosfatkoncentrationer i sjöar. Nature, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Vattenekologi. Fosfor, livets personal. Nature, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Cell- och molekylärbiologi: begrepp och experiment (6: e upplagan). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8: e upplagan). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (7: e upplagan). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life on the Molecular Level (5: e upplagan). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Cyanobakterier-medierad arsenikredoxdynamik regleras av fosfat i vattenmiljöer. Miljövetenskap och teknik, 48 (2), 994–1000.