Was ist die Phosphatgruppe? Eigenschaften und Funktionen
Eine Phosphatgruppe ist ein Molekül, das aus einem Phosphoratom besteht, das an vier Sauerstoffatome gebunden ist. Seine chemische Formel lautet PO43-. Diese Gruppe von Atomen wird Phosphatgruppe genannt, wenn sie an ein Molekül gebunden ist, das Kohlenstoff enthält (ein beliebiges biologisches Molekül).
Alle Lebewesen bestehen aus Kohlenstoff. Die Phosphatgruppe ist im genetischen Material in für den Zellstoffwechsel wichtigen energetischen Molekülen enthalten, die Teil der biologischen Membranen und einiger Süßwasserökosysteme sind.
Es ist offensichtlich, dass die Phosphatgruppe in vielen wichtigen Organismenstrukturen vorhanden ist.
Die Elektronen, die sich die vier Sauerstoffatome und das Kohlenstoffatom teilen, 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 bestehen aus Nukleotiden, die wiederum aus einer stickstoffhaltigen Base, einem Zucker mit 5 Kohlenstoffatomen und einer Phosphatgruppe bestehen.
Der Zucker mit 5 Kohlenstoffatomen 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, wodurch Moleküle wie ATP (Adenosintriphosphat) oder GTP (Guanosintriphosphat) entstehen.
2- Als Energielager
ATP ist das Hauptmolekül, das die Zellen mit Energie versorgt, damit sie ihre lebenswichtigen Funktionen erfüllen können.
Wenn beispielsweise Muskeln kontrahiert werden, verwenden Muskelproteine ATP, um dies zu tun.
Dieses Molekül wird durch ein Adenosin gebildet, das an drei Phosphatgruppen gebunden ist. Die zwischen diesen Gruppen gebildeten Verbindungen sind hochenergetisch.
Dies bedeutet, dass durch das Unterbrechen dieser Verbindungen eine große Menge an Energie freigesetzt wird, die zum Ausführen von Arbeiten in der Zelle verwendet werden kann.
Die Entfernung einer Phosphatgruppe zur Freisetzung von Energie wird ATP-Hydrolyse genannt. Das Ergebnis ist ein freies Phosphat plus ein ADP-Molekül (Adenosindiphosphat, da es nur zwei Phosphatgruppen aufweist).
Phosphatgruppen finden sich auch in anderen Energiemolekülen, die weniger verbreitet sind als ATP, wie Guanosintriphosphat (GTP), Cytidintriphosphat (CTP) und Uridintriphosphat (UTP).
3- Bei der Aktivierung von Proteinen
Die Phosphatgruppen sind wichtig für die Aktivierung von Proteinen, damit sie bestimmte Funktionen in Zellen ausüben können.
Die Proteine werden durch einen Prozess namens Phosphorylierung aktiviert, bei dem einfach eine Phosphatgruppe hinzugefügt wird.
Wenn eine Phosphatgruppe an ein Protein gebunden wurde, wird gesagt, dass das Protein phosphoryliert wurde.
Dies bedeutet, dass es aktiviert wurde, um eine bestimmte Aufgabe ausführen zu können, z. B. die Übermittlung einer Nachricht an ein anderes Protein in der Zelle.
Proteinphosphorylierung tritt in allen Lebensformen auf und die Proteine, die diese Phosphatgruppen zu den anderen Proteinen hinzufügen, werden als Kinasen bezeichnet.
Es ist interessant zu erwähnen, dass die Arbeit einer Kinase manchmal darin besteht, eine andere Kinase zu phosphorylieren. Umgekehrt ist Dephosphorylierung die Entfernung einer Phosphatgruppe.
4- In Zellmembranen
Die Phosphatgruppen können 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 essentielle Strukturen für das Leben darstellen.
Viele Phospholipidmoleküle sind in Reihen angeordnet, um eine sogenannte Doppelschicht aus Phospholipiden zu bilden. das heißt, eine Doppelschicht aus Phospholipiden.
Diese Doppelschicht ist der Hauptbestandteil biologischer Membranen wie der Zellmembran und der Kernhülle, die den Kern umgibt.
5- Als pH-Regler
Lebewesen brauchen neutrale Lebensbedingungen, da die meisten biologischen Aktivitäten nur bei einem bestimmten 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 einschränkt.
Die Zunahme der Menge an phosphorhaltigen Molekülen (wie Phosphatgruppen) kann das Wachstum von Plankton und Pflanzen fördern.
Diese Zunahme des Pflanzenwachstums bedeutet mehr Nahrung für andere Organismen wie Zooplankton und Fisch. Somit setzt sich die Nahrungskette fort, bis sie den Menschen erreicht.
Ein Anstieg der Phosphate erhöht zunächst die Anzahl von Plankton und Fischen, ein zu starker Anstieg schränkt jedoch andere überlebenswichtige Nährstoffe wie Sauerstoff ein.
Dieser Sauerstoffmangel wird als Eutrophierung bezeichnet und kann Wassertiere töten.
Phosphate können aufgrund menschlicher Aktivitäten wie Abwasserbehandlung, industrieller Einleitung und Verwendung von Düngemitteln in der Landwirtschaft zunehmen.
