Какво представлява фосфатната група? Характеристики и функции
Фосфатна група е молекула, образувана от фосфорен атом, свързан с четири кислородни атома. Неговата химична формула е PO43-. Тази група от атоми се нарича фосфатна група, когато е прикрепена към молекула, която съдържа въглерод (всяка биологична молекула).
Всички живи същества са направени от въглерод. Фосфатната група присъства в генетичния материал в енергийните молекули, важни за клетъчния метаболизъм, образувайки част от биологичните мембрани и някои сладководни екосистеми.
Очевидно е, че фосфатната група присъства в много важни структури на организмите.
Електроните, споделяни между четирите кислородни атоми и въглеродния атом, могат да съхраняват много енергия; Тази способност е жизненоважна за някои от техните роли в клетката.
6-те основни функции на фосфатната група
1 - В нуклеинови киселини
ДНК и РНК, генетичният материал на всички живи същества, са нуклеинови киселини. Те се образуват от нуклеотиди, които от своя страна се образуват от азотна основа, захар от 5 въглеродни атома и фосфатна група.
Захарта от 5 въглерода и фосфатната група на всеки нуклеотид се свързват, за да образуват гръбнака на нуклеиновите киселини.
Когато нуклеотидите не са свързани с други, за да образуват ДНК или РНК молекули, те се свързват с две други фосфатни групи, предизвикващи молекули като АТР (аденозин трифосфат) или GTP (гуанозин трифосфат).
2- Като енергиен склад
АТФ е основната молекула, която доставя енергия на клетките, така че те могат да изпълняват своите жизнени функции.
Например, когато мускулите се свиват, мускулните протеини използват АТР.
Тази молекула се образува от аденозин, свързан с три фосфатни групи. Връзките, образувани между тези групи, са високоенергийни.
Това означава, че чрез прекъсване на тези връзки се отделя голямо количество енергия, която може да се използва за извършване на работа в клетката.
Премахването на фосфатна група за освобождаване на енергия се нарича АТР хидролиза. Резултатът е свободен фосфат плюс ADP молекула (аденозин дифосфат, защото има само две фосфатни групи).
Фосфатните групи се намират и в други енергийни молекули, които са по-рядко срещани от АТФ, като гуанозин трифосфат (GTP), цитидин трифосфат (CTP) и уридин трифосфат (UTP).
3 - В активирането на протеини
Фосфатните групи са важни за активирането на протеини, така че те могат да изпълняват определени функции в клетките.
Протеините се активират чрез процес, наречен фосфорилиране, който е просто добавяне на фосфатна група.
Когато фосфатна група е свързана с протеин, се казва, че протеинът е фосфорилиран.
Това означава, че е било активирано, за да може да изпълни конкретна работа, като например пренасяне на съобщение към друг протеин в клетката.
Протеиновото фосфорилиране се среща във всички форми на живот и протеините, които добавят тези фосфатни групи към другите протеини, се наричат кинази.
Интересно е да се спомене, че понякога работата на киназата е да фосфорилира друга киназа. Обратно, дефосфорилирането е отстраняването на фосфатна група.
4- В клетъчните мембрани
Фосфатните групи могат да се свързват с липиди, за да образуват друг вид много важни биомолекули, наречени фосфолипиди.
Неговото значение се крие във факта, че фосфолипидите са основният компонент на клетъчните мембрани и това са съществени структури за живота.
Много фосфолипидни молекули са подредени в редове, за да образуват това, което се нарича двуслой на фосфолипиди; това е двуслоен фосфолипид.
Този двуслой е основният компонент на биологичните мембрани, като клетъчната мембрана и ядрената обвивка, която обгражда ядрото.
5- Като регулатор на рН
Живите същества се нуждаят от неутрални условия за живот, тъй като повечето биологични дейности могат да се появят само при специфично рН, близко до неутралност; тоест, нито много кисели, нито много основни.
Фосфатната група е важен буфер в клетките.
6- В екосистемите
В сладководна среда фосфорът е хранително вещество, което ограничава растежа на растенията и животните.
Увеличаването на количеството на съдържащите фосфор молекули (като фосфатни групи) може да стимулира растежа на планктон и растения.
Това увеличение на растежа на растенията се превръща в повече храна за други организми, като зоопланктон и риба. По този начин хранителната верига продължава, докато достигне до хората.
Увеличаването на фосфатите първоначално ще увеличи броя на планктона и рибата, но твърде голямото увеличение ще ограничи други хранителни вещества, които също са важни за оцеляването, като кислород.
Това изчерпване на кислорода се нарича еутрофикация и може да убива водните животни.
Фосфатите могат да се увеличат в резултат на човешки дейности, като пречистване на отпадъчни води, изхвърляне в промишлеността и използване на торове в селското стопанство.
