หุ้น:
กลุ่มฟอสเฟตคืออะไร ลักษณะและหน้าที่
กลุ่มฟอสเฟต เป็นโมเลกุลที่เกิดจากอะตอมของฟอสฟอรัสซึ่งติดกับอะตอมออกซิเจนสี่อะตอม สูตรทางเคมีของมันคือ PO43- อะตอมกลุ่มนี้เรียกว่ากลุ่มฟอสเฟตเมื่อติดกับโมเลกุลที่มีคาร์บอน (โมเลกุลชีวภาพใด ๆ ).
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดทำจากคาร์บอน กลุ่มฟอสเฟตมีอยู่ในสารพันธุกรรมในโมเลกุลพลังงานที่สำคัญสำหรับการเผาผลาญของเซลล์สร้างส่วนของเยื่อชีวภาพและระบบนิเวศน้ำจืดบางส่วน.
เห็นได้ชัดว่ากลุ่มฟอสเฟตมีอยู่ในโครงสร้างที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต.
อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมของออกซิเจนทั้งสี่กับอะตอมของคาร์บอนสามารถเก็บพลังงานได้มากมาย ความสามารถนี้มีความสำคัญต่อบทบาทของคุณในเซลล์.
หน้าที่หลัก 6 ประการของกลุ่มฟอสเฟต
1- ในกรดนิวคลีอิก
DNA และ RNA ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเป็นกรดนิวคลีอิก พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยนิวคลีโอไทด์ซึ่งจะถูกสร้างขึ้นโดยฐานไนโตรเจน, น้ำตาล 5 carbons และกลุ่มฟอสเฟต.
น้ำตาลของ 5 carbons และกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์แต่ละตัวจะรวมกันเป็นกระดูกสันหลังของกรดนิวคลีอิก.
เมื่อนิวคลีโอไทด์ไม่ผูกพันกับผู้อื่นเพื่อสร้างโมเลกุลของ DNA หรือ RNA พวกมันจะจับกับกลุ่มฟอสเฟตอื่น ๆ สองกลุ่มที่ทำให้เกิดโมเลกุลเช่น ATP (adenosine triphosphate) หรือ GTP (guanosine triphosphate).
2- เป็นคลังเก็บพลังงาน
เอทีพีเป็นโมเลกุลหลักที่ให้พลังงานแก่เซลล์เพื่อให้พวกเขาสามารถทำหน้าที่ที่สำคัญของพวกเขา.
ตัวอย่างเช่นเมื่อกล้ามเนื้อหดตัวโปรตีนในกล้ามเนื้อใช้ ATP ในการสร้าง.
โมเลกุลนี้เกิดจากอะดีโนซีนเชื่อมโยงกับฟอสเฟตสามกลุ่ม การเชื่อมโยงที่เกิดขึ้นระหว่างกลุ่มเหล่านี้เป็นพลังงานสูง.
ซึ่งหมายความว่าโดยการทำลายการเชื่อมโยงเหล่านี้พลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาซึ่งสามารถใช้ในการทำงานในเซลล์.
การกำจัดกลุ่มฟอสเฟตเพื่อปลดปล่อยพลังงานเรียกว่า ATP การไฮโดรไลซ์ ผลที่ได้คือฟอสเฟตอิสระบวกโมเลกุล ADP (adenosine diphosphate เพราะมีเพียงสองกลุ่มฟอสเฟต).
กลุ่มฟอสเฟตยังพบในโมเลกุลพลังงานอื่น ๆ ที่พบได้น้อยกว่า ATP เช่น guanosine triphosphate (GTP), cytidine triphosphate (CTP) และ uridine triphosphate (UTP).
3- ในการกระตุ้นการทำงานของโปรตีน
กลุ่มฟอสเฟตมีความสำคัญในการกระตุ้นโปรตีนเพื่อให้สามารถทำหน้าที่เฉพาะในเซลล์ได้.
โปรตีนถูกกระตุ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่าฟอสโฟรีเลชั่นซึ่งเป็นเพียงการเพิ่มของกลุ่มฟอสเฟต.
เมื่อกลุ่มฟอสเฟตถูกผูกไว้กับโปรตีนก็มีการกล่าวว่าโปรตีนได้รับ phosphorylated.
นั่นหมายความว่ามันถูกเปิดใช้งานเพื่อให้สามารถทำงานบางอย่างเช่นการส่งข้อความไปยังโปรตีนอื่นในเซลล์.
phosphorylation โปรตีนเกิดขึ้นในทุกรูปแบบของชีวิตและโปรตีนที่เพิ่มกลุ่มฟอสเฟตเหล่านี้ไปยังโปรตีนชนิดอื่นเรียกว่าไคเนส.
เป็นที่น่าสนใจที่จะกล่าวถึงว่าบางครั้งการทำงานของ kinase คือการ phosphorylate kinase อีก ตรงกันข้าม dephosphorylation คือการกำจัดของกลุ่มฟอสเฟต.
4- ในเยื่อหุ้มเซลล์
กลุ่มฟอสเฟตสามารถจับกับไขมันเพื่อสร้างโมเลกุลทางชีวภาพที่สำคัญอีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่าฟอสโฟลิปิด.
ความสำคัญของมันอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าฟอสโฟลิปิดเป็นองค์ประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลล์และสิ่งเหล่านี้เป็นโครงสร้างที่จำเป็นสำหรับชีวิต.
โมเลกุลฟอสโฟไลปิดจำนวนมากถูกจัดเรียงเป็นแถวเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่า bilayer ของฟอสโฟลิปิด นั่นคือฟอสโฟไลปิดสองชั้น.
Bilayer นี้เป็นองค์ประกอบหลักของเยื่อหุ้มชีวภาพเช่นเยื่อหุ้มเซลล์และซองจดหมายนิวเคลียร์ที่ล้อมรอบนิวเคลียส.
5- เป็นตัวควบคุมค่า pH
สิ่งมีชีวิตต้องการสภาพที่เป็นกลางสำหรับชีวิตเพราะกิจกรรมทางชีวภาพส่วนใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้ที่ค่า pH เฉพาะใกล้กับความเป็นกลาง นั่นคือไม่มากกรดหรือพื้นฐานมาก.
กลุ่มฟอสเฟตเป็นบัฟเฟอร์สำคัญของ pH ในเซลล์.
6- ในระบบนิเวศ
ฟอสฟอรัสในสภาพแวดล้อมน้ำจืดเป็นสารอาหารที่ จำกัด การเติบโตของพืชและสัตว์.
การเพิ่มขึ้นของปริมาณของโมเลกุลที่ประกอบด้วยฟอสฟอรัส (เช่นกลุ่มฟอสเฟต) สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของแพลงก์ตอนและพืช.
การเจริญเติบโตของพืชที่เพิ่มขึ้นนี้แปลเป็นอาหารมากขึ้นสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เช่นแพลงก์ตอนสัตว์และปลา ดังนั้นห่วงโซ่อาหารยังคงดำเนินต่อไปจนกระทั่งถึงมนุษย์.
การเพิ่มขึ้นของฟอสเฟตจะเพิ่มจำนวนแพลงก์ตอนและปลาในขั้นต้น แต่การเพิ่มขึ้นมากเกินไปจะ จำกัด สารอาหารอื่น ๆ ที่สำคัญต่อการอยู่รอดเช่นออกซิเจน.
การสูญเสียออกซิเจนนี้เรียกว่ายูโทรฟิเคชั่นและสามารถฆ่าสัตว์น้ำได้.
ฟอสเฟตอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์เช่นการบำบัดน้ำเสียการปล่อยในอุตสาหกรรมและการใช้ปุ๋ยในการเกษตร.
การอ้างอิง
- Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Morgan, D. , Raff, M. , Roberts, K. & Walter, P. (2014). ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์ (6th ed.) วิทยาศาสตร์พวงมาลัย.
- Berg, J. , Tymoczko, J. , Gatto, G. & Strayer, L. (2015). ชีวเคมี (8th ed.) W. H. ฟรีแมนและ บริษัท.
- ฮัดสัน, J. J. , Taylor, W. D. , & Schindler, D. W. (2000) ความเข้มข้นของฟอสเฟตในทะเลสาบ. ธรรมชาติ, 406(6791), 54-56.
- Karl, D. M. (2000) นิเวศวิทยาทางน้ำ ฟอสฟอรัสพนักงานของชีวิต. ธรรมชาติ, 406(6791), 31-33.
- Karp, G. (2009). เซลล์และชีววิทยาโมเลกุล: แนวคิดและการทดลอง (6th ed.) ไวลีย์.
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, C. , Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , Amon, A. & Martin, K. (2016). ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์ (8th ed.) W. H. ฟรีแมนและ บริษัท.
- Nelson, D. & Cox, M. (2017). หลักการทางชีวเคมีของ Lehninger (7th ed.) W. H. อิสระ.
- Voet, D. , Voet, J. & Pratt, C. (2016). ความรู้พื้นฐานทางชีวเคมี: ชีวิตในระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 5) ไวลีย์.
- Zhang, S. , Rensing, C. , & Zhu, Y. G. (2014) การเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกของสารหนูในไซยาโนแบคทีเรียจะควบคุมโดยฟอสเฟตในสภาพแวดล้อมทางน้ำ. วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม, 48(2), 994-1000.