Apakah Kumpulan Fosfat? Ciri-ciri dan fungsi

A kumpulan fosfat adalah molekul yang dibentuk oleh atom fosforus yang dilampirkan kepada empat atom oksigen. Rumusan kimianya adalah PO43-. Kumpulan atom ini dipanggil kumpulan fosfat apabila ia dilekatkan pada molekul yang mengandungi karbon (sebarang molekul biologi).

Semua hidupan diperbuat daripada karbon. Kumpulan fosfat hadir dalam bahan genetik dalam molekul tenaga yang penting untuk metabolisme sel, yang menjadi sebahagian daripada membran biologi dan beberapa ekosistem air tawar.

Adalah jelas bahawa kumpulan fosfat terdapat dalam banyak struktur penting organisma.

Elektron dikongsi di antara empat atom oksigen dan atom karbon boleh menyimpan banyak tenaga; keupayaan ini sangat penting untuk beberapa peranan anda dalam sel.

6 fungsi utama kumpulan fosfat

1- Dalam asid nukleik

DNA dan RNA, bahan genetik semua makhluk hidup, adalah asid nukleik. Mereka dibentuk oleh nukleotida, yang seterusnya dibentuk oleh asas nitrogenous, gula sebanyak 5 karbohidrat dan kumpulan fosfat.

Gula 5 karbohidrat dan kumpulan fosfat setiap nukleotida bergabung untuk membentuk tulang belakang asid nukleik.

Apabila nukleotida tidak melekat pada molekul lain untuk membentuk DNA atau RNA mengikat kepada dua kumpulan fosfat menyebabkan molekul seperti ATP (adenosina trifosfat) atau GTP (guanosine trifosfat).

2- Sebagai gudang tenaga

ATP adalah molekul utama yang membekalkan tenaga kepada sel supaya mereka boleh melakukan fungsi penting mereka.

Contohnya, apabila otot dikontrak, protein otot menggunakan ATP untuk membuatnya.

Molekul ini dibentuk oleh adenosin yang dikaitkan dengan tiga kumpulan fosfat. Pautan yang terbentuk di antara kumpulan-kumpulan ini adalah tenaga yang tinggi.

Ini bermakna, dengan memecahkan pautan ini, sejumlah besar tenaga dilepaskan yang boleh digunakan untuk melaksanakan kerja di dalam sel.

Penyingkiran kumpulan fosfat untuk melepaskan tenaga dipanggil ATP hidrolisis. Hasilnya adalah fosfat bebas ditambah molekul ADP (adenosine difosfat, kerana ia hanya mempunyai dua kumpulan fosfat).

Kumpulan fosfat juga boleh didapati dari molekul tenaga lain yang kurang biasa daripada ATP, kerana guanosine trifosfat (GTP), cytidine trifosfat (CTP) dan uridine trifosfat (UTP).

3- Dalam pengaktifan protein

Kumpulan fosfat penting dalam pengaktifan protein, supaya mereka boleh melakukan fungsi tertentu dalam sel.

Protein diaktifkan melalui proses yang dipanggil fosforilasi, yang merupakan penambahan kumpulan fosfat.

Apabila kumpulan fosfat terikat pada protein, dikatakan bahawa protein telah di fosforilasi.

Ini bermakna bahawa ia telah diaktifkan untuk dapat melaksanakan tugas tertentu, seperti membawa mesej ke protein lain di dalam sel.

Fosforilasi protein berlaku dalam semua bentuk kehidupan dan protein yang menambah kumpulan fosfat ini kepada protein lain dipanggil kinase.

Ia menarik untuk menyebut bahawa kadang-kadang kerja kinase adalah untuk memfosforasikan kinase yang lain. Sebaliknya, dephosphorylation ialah penghapusan kumpulan fosfat.

4- Membran sel

Kumpulan fosfat boleh mengikat lipid untuk membentuk satu lagi jenis biomolekul yang sangat penting yang dipanggil fosfolipid.

Kepentingannya terletak pada fakta bahawa phospholipid adalah komponen utama membran sel dan ini adalah struktur penting untuk kehidupan.

Banyak molekul fosfolipid disusun dalam baris untuk membentuk apa yang disebut bilayer fosfolipid; iaitu, lapisan dua fosfolipid.

Bilayer ini adalah komponen utama membran biologi, seperti membran sel dan sampul nukleus yang mengelilingi nukleus.

5- Sebagai pengawal selia pH

Makhluk hidup memerlukan keadaan neutral untuk kehidupan kerana kebanyakan aktiviti biologi hanya boleh berlaku pada pH tertentu yang dekat dengan berkecuali; iaitu, tidak terlalu asid atau sangat asas.

Kumpulan fosfat adalah penyangga penting pH dalam sel.

6- Dalam ekosistem

Dalam fosforus persekitaran air tawar adalah nutrien yang menghalang pertumbuhan tumbuhan dan haiwan.

Peningkatan jumlah molekul yang mengandungi fosforus (seperti kumpulan fosfat) dapat mempromosikan pertumbuhan plankton dan tumbuhan.

Peningkatan pertumbuhan tumbuhan ini menjadi lebih banyak makanan bagi organisma lain, seperti zooplankton dan ikan. Oleh itu, rantaian makanan terus sampai mencapai manusia.

Meningkat fosfat mulanya meningkatkan bilangan plankton dan ikan, tetapi peningkatan terlalu terhad nutrien lain juga penting untuk terus hidup, seperti oksigen.

Pengurangan oksigen ini dipanggil eutrophication dan boleh membunuh haiwan akuatik.

Fosfat boleh meningkat disebabkan oleh aktiviti manusia, seperti rawatan air kumbahan, pelepasan industri dan penggunaan baja dalam bidang pertanian.

Rujukan

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekul Sel (Ed ed.). Sains Garland.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (Ed ed.). W. H. Freeman dan Syarikat.
3. Hudson, J. J., Taylor, W. D., & Schindler, D. W. (2000). Kepekatan fosfat di tasik. Alam, 406(6791), 54-56.
4. Karl, D. M. (2000). Ekologi akuatik Fosforus, kakitangan kehidupan. Alam, 406(6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Biologi Sel dan Molekul: Konsep dan Eksperimen (Ed ed.). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekul (Ed ed.). W. H. Freeman dan Syarikat.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Prinsip Biokimia Lehninger (7 ed.). W. H. Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Asas-Asas Biokimia: Kehidupan di Tahap Molekul (Edisi ke-5). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, Y. G. (2014). Dinamika redoks arsenik yang diiktiraf oleh Cyanobacteria dikawal oleh fosfat dalam persekitaran akuatik. Sains dan Teknologi Alam Sekitar, 48(2), 994-1000.