- 6 основних функцій фосфатної групи
- 1- У нуклеїнових кислотах
- 2- Як запас енергії
- 3- В активації білків
- 4- У клітинних мембранах
- 5- Як регулятор рН
- 6- В екосистемах
- Список літератури
Фосфатна група являє собою молекулу з атома фосфору пов'язаний з чотирма кисню. Його хімічна формула - PO43-. Ця група атомів називається фосфатною групою, коли вона приєднана до молекули, яка містить вуглець (будь-яку біологічну молекулу).
Все живе створене з вуглецю. Фосфатна група присутня в генетичному матеріалі в енергетичних молекулах, важливих для клітинного обміну, що входять до складу біологічних мембран та деяких прісноводних екосистем.
Фосфатна група, приєднана до R ланцюга.
Зрозуміло, що фосфатна група присутня у багатьох важливих структурах організмів.
Електрони, розділені між чотирма атомами кисню та атомом вуглецю, можуть зберігати багато енергії; ця здатність життєво важлива для деяких їх ролей у клітині.
6 основних функцій фосфатної групи
1- У нуклеїнових кислотах
ДНК і РНК, генетичний матеріал всього живого, є нуклеїновими кислотами. Вони складаються з нуклеотидів, які в свою чергу складаються з азотистої основи, 5-вуглецевого цукру та фосфатної групи.
5-вуглецевий цукор і фосфатна група кожного нуклеотиду об'єднуються, утворюючи основу нуклеїнових кислот.
Коли нуклеотиди не з'єднуються один з одним для утворення молекул ДНК або РНК, вони приєднуються до двох інших фосфатних груп, що викликають такі молекули, як АТФ (аденозинтрифосфат) або GTP (гуанозин трифосфат).
2- Як запас енергії
АТФ - основна молекула, яка постачає енергію клітинам, щоб вони могли виконувати свої життєві функції.
Наприклад, коли м'язи стискаються, м’язові білки використовують для цього АТФ.
Ця молекула складається з аденозину, пов'язаного з трьома фосфатними групами. Зв’язки, утворені між цими групами, мають високу енергію.
Це означає, що при порушенні цих зв’язків виділяється велика кількість енергії, яку можна використовувати для роботи в клітині.
Видалення фосфатної групи для вивільнення енергії називається гідролізом АТФ. В результаті виходить вільний фосфат плюс молекула АДФ (аденозиндифосфат, оскільки він має лише дві фосфатні групи).
Фосфатні групи містяться також і в інших молекулах енергії, які є менш поширеними, ніж АТФ, таких як гуанозинтрифосфат (GTP), цитидин трифосфат (CTP) та уридин трифосфат (UTP).
3- В активації білків
Фосфатні групи мають важливе значення в активації білків, щоб вони могли виконувати особливі функції в клітинах.
Білки активуються за допомогою процесу, який називається фосфорилюванням, що є просто приєднанням фосфатної групи.
Коли фосфатна група приєднується до білка, кажуть, що білок фосфорильований.
Це означає, що його активували, щоб можна було виконати певну роботу, наприклад, перенесення повідомлення іншому білку в клітині.
Фосфорилювання білка відбувається у всіх формах життя, а білки, які додають ці фосфатні групи до інших білків, називаються кіназами.
Цікаво згадати, що іноді завданням кінази є фосфорилювання іншої кінази. І навпаки, дефосфорилювання - це видалення фосфатної групи.
4- У клітинних мембранах
Фосфатні групи можуть приєднуватися до ліпідів, утворюючи інший тип дуже важливих біомолекул під назвою фосфоліпіди.
Його важливість полягає в тому, що фосфоліпіди є основним компонентом клітинних мембран і це необхідні для життя структури.
Багато фосфоліпідних молекул розташовані рядами, утворюючи те, що називається фосфоліпідним двошаровим; тобто подвійний шар фосфоліпідів.
Цей двошарок є головним компонентом біологічних мембран, таких як клітинна мембрана та ядерна оболонка, яка оточує ядро.
5- Як регулятор рН
Живим істотам потрібні нейтральні умови для життя, оскільки більшість біологічних дій може відбуватися лише при певному pH, близькому до нейтрального; тобто ні дуже кислий, ні дуже основний.
Фосфатна група є важливим буфером рН у клітинах.
6- В екосистемах
У прісноводних середовищах фосфор - поживна речовина, що обмежує ріст рослин і тварин.
Збільшення кількості молекул, що містять фосфор (наприклад, фосфатні групи) може сприяти росту планктону та рослин.
Це збільшення росту рослин перетворюється на більше їжі для інших організмів, таких як зоопланктон та риба. Таким чином, харчовий ланцюг продовжується до тих пір, поки він не досягне людини.
Збільшення фосфатів спочатку збільшить кількість планктону та риби, але занадто сильне збільшення обмежить інші поживні речовини, які також важливі для виживання, наприклад кисень.
Це виснаження кисню називається евтрофікацією, і воно може вбивати водних тварин.
Фосфати можуть збільшуватися внаслідок людської діяльності, наприклад очищення стічних вод, промислових скидів та використання добрив у сільському господарстві.
Список літератури
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Молекулярна біологія клітини (6-е видання). Гарленд Наука.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Біохімія (8-е видання). WH Freeman and Company.
- Хадсон, Дж. Дж., Тейлор, WD, і Шиндлер, DW (2000). Концентрації фосфатів в озерах. Природа, 406 (6791), 54-56.
- Карл, ДМ (2000). Водна екологія. Фосфор, персонал життя. Природа, 406 (6791), 31-33.
- Карп, Г. (2009). Клітинна та молекулярна біологія: поняття та експерименти (6-е видання). Вілі.
- Лодіш, Х., Берк, А., Кайзер, К., Крігер, М., Бретчер, А., Плое, Х., Амон, А. і Мартін, К. (2016). Молекулярна клітинна біологія (8-е видання). WH Freeman and Company.
- Нельсон, Д. і Кокс, М. (2017). Принципи біохімії Ленінгера (7-е видання). WH Freeman.
- Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Основи біохімії: життя на молекулярному рівні (5-е видання). Вілі.
- Чжан, С., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Окислювально-відносна динаміка миш'яку, опосередкована ціанобактеріями, регулюється фосфатом у водному середовищі. Екологічна наука та технології, 48 (2), 994–1000.