מהי קבוצת הפוספטים? תכונות ופונקציות - כִּימִיָה - 2025

קבוצת פוספט היא מולקולה המורכבת מאטום זרחן הקשור לארבעה חמצן. הנוסחה הכימית שלה היא PO43-. קבוצת אטומים זו נקראת קבוצת פוספטים כאשר היא מחוברת למולקולה המכילה פחמן (כל מולקולה ביולוגית).

כל הדברים החיים עשויים פחמן. קבוצת הפוספטים קיימת בחומר גנטי במולקולות אנרגיה החשובות למטבוליזם של התא, ומהוות חלק מממברנות ביולוגיות וכמה מערכות אקולוגיות של מים מתוקים.

קבוצת פוספט המחוברת לשרשרת R.

ברור שקבוצת הפוספטים קיימת במבנים חשובים רבים באורגניזמים.

האלקטרונים המשותפים בין ארבעת אטומי החמצן לבין אטום הפחמן יכולים לאגור אנרגיה רבה; יכולת זו חיונית לחלק מתפקידיהם בתא.

6 התפקודים העיקריים של קבוצת הפוספטים

1- בחומצות גרעין

ה- DNA וה- RNA, החומר הגנטי של כל היצורים החיים, הם חומצות גרעין. הם מורכבים מנוקלאוטידים, שבתורם מורכבים מבסיס חנקני, סוכר בן 5 פחמן וקבוצת פוספטים.

סוכר 5 פחמן וקבוצת הפוספטים של כל נוקלאוטיד נפגשים יחד ויוצרים עמוד שדרה של חומצות גרעין.

כאשר נוקלאוטידים אינם מחוברים זה לזה ליצירת מולקולות DNA או RNA, הם מצטרפים לשתי קבוצות פוספט אחרות המולידות מולקולות כמו ATP (אדנוזין טריפוספט) או GTP (גואנוזין טריפוספט).

2- כחנות אנרגיה

ATP היא המולקולה העיקרית המספקת אנרגיה לתאים בכדי שיוכלו לבצע את תפקידיה החיוניים.

לדוגמה, כאשר שרירים מתכווצים, חלבוני שרירים משתמשים ב- ATP כדי לעשות זאת.

מולקולה זו מורכבת מאדנוזין המקושר לשלוש קבוצות פוספט. הקשרים הנוצרים בין קבוצות אלו הם אנרגיה גבוהה.

המשמעות היא שכאשר מפרקים את הקשרים הללו, משתחררת כמות גדולה של אנרגיה שניתן להשתמש בהם לביצוע עבודות בתא.

סילוק קבוצת פוספט לשחרור אנרגיה נקרא ATP הידרוליזה. התוצאה היא פוספט חופשי פלוס מולקולת ADP (דיפוספט אדנוזין, מכיוון שיש בו רק שתי קבוצות פוספט).

קבוצות פוספט נמצאות גם על מולקולות אנרגיה אחרות הנפוצות פחות מ- ATP, כגון גואנוזין טריפוספט (GTP), ציטידין טריפוספט (CTP) וטריפוספט אורידין (UTP).

3 - בהפעלת חלבונים

קבוצות פוספט חשובות בהפעלת חלבונים, כך שיוכלו לבצע פונקציות מסוימות בתאים.

חלבונים מופעלים באמצעות תהליך הנקרא זרחן, שהוא פשוט תוספת של קבוצת פוספט.

כאשר קבוצת פוספט נקשרה לחלבון, אומרים שהחלבון היה זרחן.

זה אומר שהוא הופעל כדי להיות מסוגל לבצע עבודה מסוימת, כמו למשל העברת הודעה לחלבון אחר בתא.

זרחן חלבוני מתרחש בכל צורות החיים, וחלבונים שמוסיפים קבוצות פוספט אלה לחלבונים אחרים נקראים קינאזים.

מעניין להזכיר שלעתים תפקידו של קינאז הוא לזרז קינאז אחר. מנגד, דה-פוספורילציה היא סילוק קבוצת פוספטים.

4- בקרומי התא

קבוצות פוספט יכולות להצטרף לליפידים ליצירת סוג אחר של ביומולקולות חשובות מאוד הנקראות פוספוליפידים.

חשיבותה טמונה בעובדה שזרחן הוא המרכיב העיקרי בממברנות התא ואלו הם מבנים חיוניים לכל החיים.

מולקולות פוספוליפיד רבות מסודרות בשורות ליצירת מה שנקרא דו שכבתי פוספוליפיד; כלומר שכבה כפולה של פוספוליפידים.

דו שכבתי זה הוא המרכיב העיקרי בממברנות ביולוגיות, כמו קרום התא ומעטפת הגרעין הסובבת את הגרעין.

5- כווסת pH

דברים חיים זקוקים לתנאים ניטרליים לחיים מכיוון שרוב הפעילויות הביולוגיות יכולות להתרחש רק ב- pH ספציפי קרוב לניטראלי; כלומר, לא מאוד חומצי ולא מאוד בסיסי.

קבוצת הפוספט היא מאגר pH חשוב בתאים.

6- במערכות אקולוגיות

בסביבות מים מתוקים זרחן הוא חומר מזין המגביל את צמיחתם של צמחים ובעלי חיים.

הגדלת כמות המולקולות המכילות זרחן (כמו קבוצות פוספטים) יכולה לקדם פלנקטון וצמיחת צמחים.

עלייה זו בגידול הצמח מתורגמת ליותר מזון לאורגניזמים אחרים, כמו זואופלנקטון ודגים. כך, שרשרת המזון נמשכת עד שהיא מגיעה לבני אדם.

עלייה בפוספטים תחילה תגדיל את כמות הפלנקטון והדגים, אולם עלייה רבה מדי תגביל חומרים מזינים אחרים החשובים גם הם להישרדות, כמו חמצן.

הידלדלות חמצן זו נקראת אאוטרופיקציה והיא יכולה להרוג בעלי חיים מימיים.

פוספטים יכולים להתגבר עקב פעילויות אנושיות, כמו טיפול בשפכים, פריקה תעשייתית ושימוש בדשנים בחקלאות.

הפניות

1. אלברטס, ב., ג'ונסון, א., לואיס, ג'יי, מורגן, ד., רף, מ., רוברטס, ק. וולטר, פ. (2014). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 6). גרלנד מדע.
2. ברג, ג ', טימוצ'קו, ג', גאטו, ג' ו סטרייר, ל '(2015). ביוכימיה (מהדורה 8). WH פרימן וחברה.
3. הדסון, ג'יי ג'יי, טיילור, WD ושינדלר, DW (2000). ריכוזי פוספט באגמים. טבע, 406 (6791), 54-56.
4. קארל, ד.מ. (2000). אקולוגיה מימית. זרחן, צוות החיים. טבע, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). ביולוגיה תאית ומולקולרית: מושגים וניסויים (מהדורה 6). וויילי.
6. לודיש, ה., ברק, א., קייזר, סי, קריגר, מ., ברצ'ר, א., פלוג, ה., אמון, א. ומרטין, ק. (2016). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 8). WH פרימן וחברה.
7. נלסון, ד '& קוקס, מ' (2017). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה (מהדורה 7). ווה פרימן.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). יסודות הביוכימיה: החיים ברמה המולקולרית (מהדורה חמישית). וויילי.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). דינמיקת רדוקס ארסן מתווכת באמצעות ציאנו-בקטריה מווסתת על ידי פוספט בסביבות מימיות. מדע וטכנולוגיה סביבתית, 48 (2), 994–1000.