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Was ist die Phosphatgruppe? Eigenschaften und Funktionen
A Phosphatgruppe ist ein Molekül, das von einem Phosphoratom gebildet wird, das an vier Sauerstoffatome gebunden ist. Seine chemische Formel ist PO43-. Diese Gruppe von Atomen wird als Phosphatgruppe bezeichnet, wenn sie an ein Molekül gebunden ist, das Kohlenstoff enthält (jedes biologische Molekül).
Alle Lebewesen bestehen aus Kohlenstoff. Die Phosphatgruppe ist im genetischen Material in energetischen Molekülen vorhanden, die für den zellulären Metabolismus wichtig sind und einen Teil der biologischen Membranen und einiger Süßwasserökosysteme bilden.
Es ist offensichtlich, dass die Phosphatgruppe in vielen wichtigen Strukturen von Organismen vorhanden ist.
Die Elektronen, die sich zwischen den vier Sauerstoffatomen und dem Kohlenstoffatom befinden, können viel Energie speichern; Diese Fähigkeit ist für einige Ihrer Rollen in der Zelle von entscheidender Bedeutung.
Die 6 Hauptfunktionen der Phosphatgruppe
1- In Nukleinsäuren
DNA und RNA, das Erbgut aller Lebewesen, sind Nukleinsäuren. Sie werden von Nukleotiden gebildet, die wiederum aus einer stickstoffhaltigen Base, einem Zucker aus 5 Kohlenstoffen und einer Phosphatgruppe bestehen.
Der Zucker von 5 Kohlenstoffen und die Phosphatgruppe jedes Nukleotids verbinden sich, um das Rückgrat der Nukleinsäuren zu bilden.
Wenn die Nukleotide nicht an andere gebunden sind, um DNA- oder RNA-Moleküle zu bilden, binden sie an zwei andere Phosphatgruppen, die zu Molekülen wie ATP (Adenosintriphosphat) oder GTP (Guanosintriphosphat) führen.
2- Als Energielager
ATP ist das Hauptmolekül, das den Zellen Energie zuführt, damit sie ihre lebenswichtigen Funktionen ausüben können.
Wenn zum Beispiel Muskeln kontrahiert werden, verwenden Muskelproteine ATP, um dies zu tun.
Dieses Molekül wird von einem Adenosin gebildet, das an drei Phosphatgruppen gebunden ist. Die zwischen diesen Gruppen gebildeten Verbindungen sind hochenergetisch.
Dies bedeutet, dass durch das Aufbrechen dieser Verbindungen eine große Menge an Energie freigesetzt wird, die für die Arbeit in der Zelle verwendet werden kann.
Die Entfernung einer Phosphatgruppe zur Freisetzung von Energie wird als ATP-Hydrolyse bezeichnet. Das Ergebnis ist ein freies Phosphat plus ein ADP-Molekül (Adenosindiphosphat, weil es nur zwei Phosphatgruppen hat).
Phosphatgruppen werden auch in anderen Energiemolekülen gefunden, die seltener als ATP sind, wie Guanosintriphosphat (GTP), Cytidintriphosphat (CTP) und Uridintriphosphat (UTP).
3- Bei der Aktivierung von Proteinen
Phosphatgruppen sind bei der Aktivierung von Proteinen wichtig, damit sie bestimmte Funktionen in Zellen erfüllen können.
Die Proteine werden durch einen Prozess namens Phosphorylierung aktiviert, bei dem es sich einfach um eine Phosphatgruppe handelt.
Wenn eine Phosphatgruppe an ein Protein gebunden wurde, wird gesagt, dass das Protein phosphoryliert wurde.
Das bedeutet, dass es aktiviert wurde, um einen bestimmten Job auszuführen, z. B. um eine Nachricht an ein anderes Protein in der Zelle zu senden.
Proteinphosphorylierung tritt in allen Lebensformen auf und die Proteine, die diese Phosphatgruppen zu den anderen Proteinen hinzufügen, werden Kinasen genannt.
Es ist interessant zu erwähnen, dass die Arbeit einer Kinase manchmal darin besteht, eine andere Kinase zu phosphorylieren. Umgekehrt ist die Dephosphorylierung die Eliminierung einer Phosphatgruppe.
4- In Zellmembranen
Die Phosphatgruppen können sich an Lipide binden, um eine andere Art von sehr wichtigen Biomolekülen zu bilden, die Phospholipide genannt werden.
Seine Bedeutung liegt in der Tatsache, dass Phospholipide der Hauptbestandteil von Zellmembranen sind und diese sind wesentliche Strukturen für das Leben.
Viele Phospholipidmoleküle sind in Reihen angeordnet, um eine sogenannte Doppelschicht von Phospholipiden zu bilden; das heißt, eine Doppelschicht von Phospholipiden.
Diese Doppelschicht ist der Hauptbestandteil biologischer Membranen, wie der Zellmembran und der Kernhülle, die den Kern umgibt.
5- Als pH-Regulator
Lebewesen brauchen neutrale Lebensbedingungen, weil die meisten biologischen Aktivitäten nur bei einem pH-Wert nahe der Neutralität stattfinden können; das heißt, weder sehr sauer noch sehr basisch.
Die Phosphatgruppe ist ein wichtiger Puffer in den Zellen.
6- In Ökosystemen
In Süßwasserumgebungen ist Phosphor ein Nährstoff, der das Wachstum von Pflanzen und Tieren begrenzt.
Die Zunahme der Menge an phosphorhaltigen Molekülen (wie Phosphatgruppen) kann das Wachstum von Plankton und Pflanzen fördern.
Dieser Anstieg des Pflanzenwachstums bedeutet mehr Nahrung für andere Organismen, wie Zooplankton und Fisch. So geht die Nahrungskette weiter, bis sie den Menschen erreicht.
Ein Anstieg der Phosphate erhöht zunächst die Anzahl von Plankton und Fischen, aber zu viel wird andere Nährstoffe, die ebenfalls überlebenswichtig sind, wie Sauerstoff, einschränken.
Dieser Sauerstoffmangel wird Eutrophierung genannt und kann Wassertiere töten.
Phosphate können durch menschliche Aktivitäten wie Abwasserbehandlung, industrielle Einleitung und den Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft zunehmen.
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