ŠTO JE FOSFATNA SKUPINA? SVOJSTVA I FUNKCIJE - KEMIJA - 2025

Fosfatna skupina je molekula sastavljena od fosfornog atom vezan za četiri kisik. Njegova kemijska formula je PO43-. Ova skupina atoma naziva se fosfatna skupina kada je spojena na molekulu koja sadrži ugljik (bilo koju biološku molekulu).

Sva živa bića su od ugljika. Fosfatna skupina prisutna je u genetskom materijalu u energetskim molekulama važnim za stanični metabolizam, čineći dio bioloških membrana i nekim slatkovodnim ekosustavima.

Fosfatna skupina vezana za R lanac.

Jasno je da je fosfatna skupina prisutna u mnogim važnim strukturama u organizmima.

Elektroni dijeljeni između četiri atoma kisika i atoma ugljika mogu pohraniti puno energije; ta sposobnost je vitalna za neke od njihovih uloga u ćeliji.

6 glavnih funkcija fosfatne skupine

1- U nukleinskim kiselinama

DNK i RNA, genetski materijal svih živih bića, su nukleinske kiseline. Sačinjavaju ih nukleotidi koji zauzvrat čine dušičnu bazu, šećer s 5 ugljika i fosfatnu skupinu.

Šećer s 5 ugljika i fosfatna skupina svakog nukleotida sastaju se zajedno i čine okosnicu nukleinskih kiselina.

Kad se nukleotidi ne povežu jedni s drugima kako bi formirali molekule DNA ili RNA, oni se pridružuju dvije druge fosfatne skupine koje stvaraju molekule poput ATP (adenozin trifosfat) ili GTP (guanozin trifosfat).

2- Kao skladište energije

ATP je glavna molekula koja opskrbljuje stanicu energijom, tako da one mogu obavljati svoje vitalne funkcije.

Na primjer, kada se mišići stežu, mišićni proteini za to koriste ATP.

Ova se molekula sastoji od adenozina koji je povezan s tri fosfatne skupine. Veze formirane između ovih skupina su visokoenergetske.

To znači da, kada se te veze raskinu, oslobađa se velika količina energije koja se može iskoristiti za obavljanje poslova u stanici.

Uklanjanje fosfatne skupine radi oslobađanja energije naziva se hidroliza ATP-a. Rezultat je slobodni fosfat plus ADP molekula (adenozin difosfat, jer on ima samo dvije fosfatne skupine).

Fosfatne skupine nalaze se i na drugim energetskim molekulama koje su manje uobičajene od ATP-a, kao što su guanozin-trifosfat (GTP), citidin-trifosfat (CTP) i uridin-trifosfat (UTP).

3- U aktivaciji proteina

Fosfatne skupine važne su u aktiviranju proteina, tako da one mogu obavljati određene funkcije u stanicama.

Proteini se aktiviraju postupkom koji se naziva fosforilacija, a to je jednostavno dodavanje fosfatne skupine.

Kad je fosfatna skupina spojena na protein, kaže se da je taj protein fosforiliran.

To znači da je aktiviran za obavljanje određenog posla, poput nošenja poruke drugom proteinu u ćeliji.

Fosforilacija proteina događa se u svim oblicima života, a proteini koji te fosfatne skupine dodaju drugim proteinima nazivaju se kinaze.

Zanimljivo je spomenuti da je ponekad posao kinaze fosforilacija druge kinaze. Suprotno tome, deposforilacija je uklanjanje fosfatne skupine.

4- U staničnim membranama

Fosfatne skupine mogu se pridružiti lipidima da bi tvorile drugu vrstu vrlo važnih biomolekula nazvanu fosfolipidi.

Njegova važnost leži u činjenici da su fosfolipidi glavna komponenta staničnih membrana i da su to bitne strukture za život.

Mnoge fosfolipidne molekule raspoređene su u redove kako bi tvorile ono što nazivamo fosfolipidni dvoslojni; to jest dvostruki sloj fosfolipida.

Ovaj dvoslojni je glavni sastojak bioloških membrana, poput stanične membrane i nuklearne ovojnice koja okružuje jezgro.

5- Kao regulator pH

Živim bićima su potrebni neutralni uvjeti za život jer se većina bioloških aktivnosti može odvijati samo pri specifičnom pH blizu neutralnosti; to jest, niti vrlo kiselo, niti vrlo bazno.

Fosfatna skupina važan je pH pufer u stanicama.

6- U ekosustavima

U slatkovodnim sredinama fosfor je hranjiva tvar koja ograničava rast biljaka i životinja.

Povećavanje količine molekula koje sadrže fosfor (poput fosfatnih skupina) može promicati plankton i rast biljaka.

To povećanje rasta biljaka pretvara u više hrane za druge organizme, poput zooplanktona i riba. Dakle, prehrambeni lanac se nastavlja sve dok ne dosegne ljude.

Povećanje fosfata počet će povećati broj planktona i ribe, ali preveliko povećanje ograničit će ostale hranjive tvari koje su također važne za opstanak, poput kisika.

To iscrpljivanje kisika naziva se eutrofikacija i može ubiti vodene životinje.

Fosfati se mogu povećati zbog ljudskih aktivnosti, kao što su pročišćavanje otpadnih voda, industrijsko pražnjenje i uporaba gnojiva u poljoprivredi.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. i Walter, P. (2014). Molekularna biologija stanice (6. izd.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD, i Schindler, DW (2000). Koncentracije fosfata u jezerima. Priroda, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Vodena ekologija. Fosfor, osoblje života. Priroda, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Stanična i molekularna biologija: pojmovi i eksperimenti (6. izd.). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekularna biološka stanica (8. izd.). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehningerovi principi biokemije (7. izd.). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: život na molekularnoj razini (5. izd.). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Cijanobakterijom posredovana redoks dinamika arsena regulirana je fosfatom u vodenom okruženju. Znanost i tehnologija o okolišu, 48 (2), 994–1000.