- Les 6 funcions principals de el grup fosfat
- 1- En els àcids nucleics
- 2- Com magatzem d'energia
- 3- En l'activació de proteïnes
- 4- En les membranes cel·lulars
- 5- Com regulador de pH
- 6- En els ecosistemes
- referències
Un grup fosfat és una molècula formada per un àtom de fòsfor unit a quatre d'oxigen. La seva fórmula química és PO43-. Aquest grup d'àtoms es diu grup fosfat quan està unit a una molècula que contingui carboni (qualsevol molècula biològica).
Tots els éssers vius estan fets de carboni. El grup fosfat és present en el material genètic en molècules energètiques importants per al metabolisme cel·lular, formant part de les membranes biològiques i d'alguns ecosistemes d'aigua dolça.
Grup fosfat unit a cadena R.
És evident que el grup fosfat és present en moltes estructures importants dels organismes.
Els electrons compartits entre els quatre àtoms d'oxigen i l'àtom de carboni poden emmagatzemar molta energia; aquesta capacitat és vital per alguns dels seus rols en la cèl·lula.
Les 6 funcions principals de el grup fosfat
1- En els àcids nucleics
L'ADN i l'ARN, el material genètic de tots els éssers vius, són àcids nucleics. Estan formats per nucleòtids, que al seu torn estan formats per una base nitrogenada, un sucre de 5 carbonis i un grup fosfat.
El sucre de 5 carbonis i el grup fosfat de cada nucleòtid s'uneixen per formar la columna vertebral dels àcids nucleics.
Quan els nucleòtids no estan units a altres per formar molècules d'ADN o ARN, s'uneixen a altres dos grups fosfat donant lloc a molècules com l'ATP (trifosfat d'adenosina) o el GTP (trifosfat de guanosina).
2- Com magatzem d'energia
L'ATP és la principal molècula que subministra energia a les cèl·lules perquè aquestes puguin realitzar les seves funcions vitals.
Per exemple, quan es contrauen els músculs, les proteïnes musculars fan servir ATP per fer-ho.
Aquesta molècula està formada per una adenosina unida a tres grups fosfat. Els enllaços formats entre aquests grups són d'alta energia.
Això vol dir que, a l'trencar aquests enllaços, s'allibera una gran quantitat d'energia que pot ser utilitzada per realitzar treballs a la cèl·lula.
L'eliminació d'un grup fosfat per alliberar l'energia es diu hidròlisi de l'ATP. El resultat és un fosfat lliure més una molècula ADP (difosfat d'adenosina, perquè només té dos grups de fosfat).
Els grups fosfat també es troben en altres molècules d'energia que són menys comuns que l'ATP, com el trifosfat de guanosina (GTP), el trifosfat de citidina (CTP) i el trifosfat d'uridina (UTP).
3- En l'activació de proteïnes
Els grups fosfat són importants en l'activació de les proteïnes, perquè aquestes puguin realitzar funcions particulars en les cèl·lules.
Les proteïnes s'activen a través d'un procés anomenat fosforilació, que és simplement l'addició d'un grup fosfat.
Quan un grup fosfat s'ha unit a una proteïna, es diu que la proteïna s'ha fosforilat.
Això vol dir que s'ha habilitat per realitzar un treball en particular, com portar un missatge a una altra proteïna en la cèl·lula.
La fosforilació de proteïnes ocorre en totes les formes de vida i les proteïnes que s'agreguen aquests grups fosfat a les altres proteïnes se'ls denomina quinases.
És interessant esmentar que de vegades la feina d'una quinasa és fosforilar una altra quinasa. Contràriament, la desfosforilació és l'eliminació d'un grup fosfat.
4- En les membranes cel·lulars
Els grups fosfat poden unir-se a lípids per formar un altre tipus de biomolècules molt importants trucades fosfolípids.
La seva importància radica que els fosfolípids són el component principal de les membranes cel·lulars i aquestes són estructures essencials per a la vida.
Moltes molècules de fosfolípids es disposen en files per formar el que s'anomena una doble capa de fosfolípids; és a dir, una doble capa de fosfolípids.
Aquesta bicapa és el component principal de les membranes biològiques, com la membrana cel·lular i l'embolcall nuclear que envolta el nucli.
5- Com regulador de pH
Els éssers vius necessiten condicions neutrals per a la vida perquè la majoria de les activitats biològiques només poden passar a un pH específic proper a la neutralitat; és a dir, ni molt àcid ni molt bàsic.
El grup fosfat és un important amortidor de pH en les cèl·lules.
6- En els ecosistemes
En ambients d'aigua dolça el fòsfor és un nutrient que limita el creixement de plantes i animals.
L'augment en la quantitat de molècules que contenen fòsfor (com els grups fosfat) pot promoure el creixement de plàncton i plantes.
Aquest increment en el creixement vegetal es tradueix en més aliment per a altres organismes, com el zooplàncton i els peixos. Així, es continua la cadena alimentària fins arribar als humans.
Un augment en els fosfats inicialment augmentarà el nombre de plàncton i peix, però massa augment limitarà altres nutrients que són importants també per a la supervivència, com l'oxigen.
Aquest esgotament d'oxigen es diu eutrofització i pot matar els animals aquàtics.
Els fosfats poden augmentar a causa d'activitats humanes, com el tractament d'aigües residuals, la descàrrega industrial i l'ús de fertilitzants en l'agricultura.
referències
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Bioquímica (8th ed.). WH Freeman and Company.
- Hudson, JJ, Taylor, WD, & Schindler, DW (2000). Phosphate Concentrations in lakes. Nature, 406 (6791), 54-56.
- Karl, DM (2000). Aquatic ecology. Phosphorus, the staff of life. Nature, 406 (6791), 31-33.
- Karp, G. (2009). Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments (6th ed.). Wiley.
- Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8th ed.). WH Freeman and Company.
- Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (7th ed.). WH Freeman.
- Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5th ed.). Wiley.
- Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Cyanobacteria-mediated arsenic redox dynamics is regulated by phosphate in aquatic environments. Environmental Science and Technology, 48 (2), 994-1000.