MI A FOSZFÁTCSOPORT? JELLEMZŐK ÉS FUNKCIÓK - KÉMIA - 2025

A foszfátcsoport olyan molekula, amely egy négy oxigénhez kötött foszfor atomból áll. Vegyi képlete PO43-. Ezt az atomcsoportot foszfátcsoportnak nevezzük, amikor egy széntartalmú molekulahoz kapcsolódik (bármilyen biológiai molekula).

Minden élő anyag szénből készül. A foszfátcsoport jelen van a sejt anyagcseréhez fontos energiamolekulák genetikai anyagában, és részét képezik a biológiai membránoknak és egyes édesvízi ökoszisztémáknak.

Az R-lánchoz kapcsolódó foszfátcsoport.

Nyilvánvaló, hogy a foszfátcsoport a szervezetek számos fontos struktúrájában jelen van.

A négy oxigénatom és a szénatom között megosztott elektronok sok energiát tárolhatnak; ez a képesség elengedhetetlen a cellában betöltött egyes szerepükhöz.

A foszfátcsoport 6 fő funkciója

1- Nukleinsavakban

A DNS és az RNS, az összes élőlény genetikai anyaga, nukleinsavak. Ezek nukleotidokból állnak, amelyek viszont nitrogénbázisból, 5 széncukorból és foszfátcsoportból állnak.

Az egyes nukleotidok 5 széncukor és foszfátcsoportjai alkotják a nukleinsavak gerincét.

Ha a nukleotidok nem kapcsolódnak egymáshoz DNS vagy RNS molekulák kialakításához, akkor két másik foszfátcsoporthoz kapcsolódnak, és olyan molekulákat eredményeznek, mint például ATP (adenozin-trifoszfát) vagy GTP (guanozin-trifoszfát).

2- mint energiatároló

Az ATP a fő molekula, amely energiát szolgáltat a sejteknek, hogy képesek legyenek ellátni életfunkcióikat.

Például, amikor az izmok összehúzódnak, az izomfehérjék az ATP-t használják erre.

Ez a molekula egy adenozinból áll, amely három foszfátcsoporthoz kapcsolódik. Az e csoportok között kialakult kötések nagy energiájúak.

Ez azt jelenti, hogy amikor ezek a kötések megszakadnak, nagy mennyiségű energia szabadul fel, amelyet fel lehet használni a sejtben végzett munka elvégzésére.

A foszfátcsoport eltávolítását az energia felszabadítása céljából ATP hidrolízisnek nevezzük. Az eredmény egy szabad foszfát és egy ADP molekula (adenozin-difoszfát, mivel csak két foszfátcsoportot tartalmaz).

A foszfátcsoportokat más energiamolekulákon is megtalálják, amelyek kevésbé általánosak, mint az ATP, mint például a guanozin-trifoszfát (GTP), a citidin-trifoszfát (CTP) és az uridin-trifoszfát (UTP).

3- A fehérjék aktiválásában

A foszfátcsoportok fontos szerepet játszanak a fehérjék aktiválásában, így bizonyos funkciókat képesek ellátni a sejtekben.

A fehérjéket foszforilezésnek nevezett folyamat révén aktiválják, amely egyszerűen foszfátcsoport hozzáadása.

Amikor egy foszfátcsoport kapcsolódik egy fehérjéhez, akkor azt mondják, hogy a fehérje foszforilálódott.

Ez azt jelenti, hogy aktiválva van, hogy képes legyen egy adott munkát elvégezni, például üzenet továbbítására egy másik fehérjére a sejtben.

A fehérje foszforilezése az élet minden formájában megtörténik, és olyan fehérjéket, amelyek ezeket a foszfátcsoportokat hozzáadják más fehérjékhez, kinázoknak nevezzük.

Érdekes megemlíteni, hogy néha a kináz feladata egy másik kináz foszforilezése. Ezzel szemben a defoszforiláció egy foszfátcsoport eltávolítása.

4- A sejtmembránokban

A foszfátcsoportok összekapcsolódhatnak a lipidekkel, hogy egy nagyon fontos biomolekulák egyik típusát képezzék, az úgynevezett foszfolipideket.

Jelentősége abban rejlik, hogy a foszfolipidek a sejtmembránok fő alkotóelemei, és ezek nélkülözhetetlen struktúrák az élethez.

Számos foszfolipid molekula sorba van rendezve, hogy foszfolipid kettős réteget kapjon; vagyis egy kettős réteg foszfolipideket.

Ez a kettős réteg a biológiai membránok fő alkotóeleme, például a sejtmembrán és a magot körülvevő nukleáris boríték.

5- pH-szabályozóként

Az élő dolgoknak semleges körülményekre van szükségük az élethez, mivel a legtöbb biológiai tevékenység csak a semlegeshez közeli speciális pH-nál fordulhat elő; vagyis nem túl savas vagy nagyon bázikus.

A foszfátcsoport fontos pH-puffer a sejtekben.

6- Az ökoszisztémákban

Édesvízi környezetben a foszfor olyan tápanyag, amely korlátozza a növények és állatok növekedését.

A foszfortartalmú molekulák (például foszfátcsoportok) mennyiségének növelése elősegítheti a plankton és a növény növekedését.

A növényi növekedés ilyen növekedése több táplálékot eredményez más szervezetek számára, például az zooplankton és a halak számára. Így az élelmiszerlánc addig folytatódik, amíg el nem éri az embert.

A foszfátok növekedése kezdetben növeli a plankton és a halak számát, de a túlzott növekedés korlátozza más, a túlélés szempontjából fontos tápanyagokat, például az oxigént.

Ezt az oxigénhiányt eutrofizációnak nevezzük, és elpusztíthatja a víziállatokat.

A foszfátok növekedhetnek az emberi tevékenységek, például szennyvízkezelés, ipari kibocsátások és műtrágyák mezőgazdasági felhasználása miatt.

Irodalom

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. és Walter, P. (2014). A sejt molekuláris biológiája (6. kiadás). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. és Strayer, L. (2015). Biokémia (8. kiadás). WH Freeman és társaság.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD, és Schindler, DW (2000). Foszfátkoncentráció a tavakban. Nature, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Vízi ökológia. Foszfor, az élet személyzete. Nature, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Sejt- és molekuláris biológia: Fogalmak és kísérletek (6. kiadás). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. és Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. kiadás). WH Freeman és társaság.
7. Nelson, D. és Cox, M. (2017). Lehninger Biokémiai alapelvek (7. kiadás). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. és Pratt, C. (2016). A biokémia alapjai: Az élet molekuláris szinten (5. kiadás). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., és Zhu, YG (2014). A cianobaktériumok által közvetített arzén redox-dinamikát a vízi környezetben a foszfát szabályozza. Környezettudomány és Technológia, 48 (2), 994–1000.