CE ESTE GRUPUL DE FOSFAȚI? CARACTERISTICI ȘI FUNCȚII - CHIMIE - 2025

O grupare fosfat este o moleculă formată dintr-un atom de fosfor legat la patru oxigen. Formula sa chimică este PO43-. Acest grup de atomi este denumit grup de fosfați atunci când este atașat la o moleculă care conține carbon (orice moleculă biologică).

Toate lucrurile vii sunt făcute din carbon. Grupul de fosfați este prezent în materialul genetic în molecule de energie importante pentru metabolismul celulelor, care fac parte din membranele biologice și unele ecosisteme de apă dulce.

Grupa fosfat atașată lanțului R.

Este clar că gruparea fosfaților este prezentă în multe structuri importante din organisme.

Electronii împărțiți între cei patru atomi de oxigen și atomul de carbon pot stoca multă energie; această abilitate este vitală pentru unele dintre rolurile lor în celulă.

Cele 6 funcții principale ale grupului de fosfați

1- În acizii nucleici

ADN-ul și ARN-ul, materialul genetic al tuturor lucrurilor vii, sunt acizi nucleici. Sunt formate din nucleotide, care la rândul lor sunt formate dintr-o bază azotată, un zahăr cu 5 carbon și o grupare fosfați.

Zahărul cu 5 carbon și gruparea fosfaților din fiecare nucleotid se unesc pentru a forma coloana vertebrală a acizilor nucleici.

Atunci când nucleotidele nu sunt unite între ele pentru a forma molecule ADN sau ARN, ele se alătură altor două grupări fosfat dând naștere la molecule precum ATP (adenozina trifosfat) sau GTP (guanozina trifosfat).

2- Ca depozit de energie

ATP este molecula principală care furnizează energie celulelor, astfel încât acestea să își poată îndeplini funcțiile vitale.

De exemplu, atunci când mușchii se contractă, proteinele musculare folosesc ATP pentru a face acest lucru.

Această moleculă este formată dintr-o adenozină legată de trei grupări fosfat. Legăturile formate între aceste grupuri sunt cu energie mare.

Aceasta înseamnă că, atunci când aceste legături sunt rupte, se eliberează o cantitate mare de energie care poate fi utilizată pentru a lucra în celulă.

Eliminarea unui grup de fosfați pentru eliberarea de energie se numește hidroliză ATP. Rezultatul este un fosfat liber, plus o moleculă ADP (adenozină difosfat, deoarece are doar două grupe fosfat).

Grupurile de fosfați se găsesc și pe alte molecule de energie care sunt mai puțin frecvente decât ATP, cum ar fi guanozina trifosfat (GTP), citidina trifosfat (CTP) și uridină trifosfat (UTP).

3- În activarea proteinelor

Grupurile de fosfați sunt importante în activarea proteinelor, astfel încât acestea să poată îndeplini funcții particulare în celule.

Proteinele sunt activate printr-un proces numit fosforilare, care este pur și simplu adăugarea unui grup de fosfați.

Când s-a atașat o grupare fosfat la o proteină, se spune că proteina a fost fosforilată.

Asta înseamnă că a fost activat pentru a putea face o anumită muncă, cum ar fi transportarea unui mesaj către o altă proteină din celulă.

Fosforilarea proteică are loc în toate formele de viață, iar proteinele care adaugă aceste grupări fosfat la alte proteine ​​se numesc kinaze.

Este interesant de menționat că, uneori, sarcina unei kinaze este de a fosforila o altă kinază. În schimb, defosforilarea este eliminarea unei grupe fosfat.

4- În membranele celulare

Grupările de fosfați se pot alătura lipidelor pentru a forma un alt tip de biomolecule foarte importante numite fosfolipide.

Importanța sa constă în faptul că fosfolipidele sunt componenta principală a membranelor celulare și acestea sunt structuri esențiale pentru viață.

Multe molecule fosfolipide sunt dispuse în rânduri pentru a forma ceea ce se numește o stratură fosfolipidică; adică un strat dublu de fosfolipide.

Această stratură este componenta principală a membranelor biologice, cum ar fi membrana celulară și plicul nuclear care înconjoară nucleul.

5- Ca regulator de pH

Lucrurile vii au nevoie de condiții neutre pentru viață, deoarece majoritatea activităților biologice pot apărea doar la un pH specific apropiat de neutru; adică nici foarte acid și nici foarte bazic.

Grupa fosfat este un tampon important de pH în celule.

6- În ecosisteme

În mediile cu apă dulce, fosforul este un nutrient care limitează creșterea plantelor și animalelor.

Creșterea cantității de molecule care conțin fosfor (cum ar fi grupările de fosfați) poate promova creșterea planctonului și a plantelor.

Această creștere a creșterii plantelor se traduce prin mai multe alimente pentru alte organisme, cum ar fi zooplanctonul și peștele. Astfel, lanțul alimentar este continuat până când ajunge la oameni.

O creștere a fosfaților va crește inițial numărul de plancton și pește, dar o creștere prea mare va limita alți nutrienți care sunt importanți și pentru supraviețuire, cum ar fi oxigenul.

Această epuizare a oxigenului se numește eutrofizare și poate ucide animale acvatice.

Fosfații pot crește datorită activităților umane, cum ar fi tratarea apelor uzate, evacuarea industrială și utilizarea îngrășămintelor în agricultură.

Referințe

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. și Walter, P. (2014). Biologia moleculară a celulei (ediția a 6-a). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochimie (ediția a VIII-a). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD și Schindler, DW (2000). Concentrații de fosfați în lacuri. Nature, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Ecologie acvatică Fosforul, personalul vieții. Nature, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Biologie celulară și moleculară: concepte și experimente (ediția a 6-a). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. și Martin, K. (2016). Biologie celulară moleculară (ediția a VIII-a). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Principiile biochimiei Lehninger (ediția a VII-a). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentele biochimiei: viața la nivel molecular (ediția a 5-a). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Dinamica redoxului arsenic mediat de cianobacterii este reglat de fosfat în mediile acvatice. Știința și tehnologia mediului, 48 (2), 994-1000.