QUAL È IL GRUPPO FOSFATO? CARATTERISTICHE E FUNZIONI - CHIMICA - 2024

Un gruppo fosfato è una molecola composta da un atomo di fosforo legato a quattro ossigeno. La sua formula chimica è PO43-. Questo gruppo di atomi è chiamato gruppo fosfato quando è attaccato a una molecola che contiene carbonio (qualsiasi molecola biologica).

Tutti gli esseri viventi sono fatti di carbonio. Il gruppo fosfato è presente nel materiale genetico in molecole energetiche importanti per il metabolismo cellulare, che fanno parte delle membrane biologiche e di alcuni ecosistemi di acqua dolce.

Gruppo fosfato attaccato alla catena R.

È chiaro che il gruppo fosfato è presente in molte importanti strutture degli organismi.

Gli elettroni condivisi tra i quattro atomi di ossigeno e l'atomo di carbonio possono immagazzinare molta energia; questa capacità è vitale per alcuni dei loro ruoli nella cellula.

Le 6 funzioni principali del gruppo fosfato

1- Negli acidi nucleici

Il DNA e l'RNA, il materiale genetico di tutti gli esseri viventi, sono acidi nucleici. Sono costituiti da nucleotidi, che a loro volta sono costituiti da una base azotata, uno zucchero a 5 atomi di carbonio e un gruppo fosfato.

Lo zucchero a 5 atomi di carbonio e il gruppo fosfato di ciascun nucleotide si uniscono per formare la spina dorsale degli acidi nucleici.

Quando i nucleotidi non sono uniti tra loro per formare molecole di DNA o RNA, si uniscono ad altri due gruppi fosfato dando origine a molecole come ATP (adenosina trifosfato) o GTP (guanosina trifosfato).

2- Come riserva di energia

L'ATP è la principale molecola che fornisce energia alle cellule in modo che possano svolgere le loro funzioni vitali.

Ad esempio, quando i muscoli si contraggono, le proteine ​​muscolari usano l'ATP per farlo.

Questa molecola è costituita da un'adenosina legata a tre gruppi fosfato. I legami formati tra questi gruppi sono ad alta energia.

Ciò significa che, quando questi legami si rompono, viene rilasciata una grande quantità di energia che può essere utilizzata per lavorare nella cellula.

La rimozione di un gruppo fosfato per rilasciare energia è chiamata idrolisi dell'ATP. Il risultato è un fosfato libero più una molecola di ADP (adenosina difosfato, perché ha solo due gruppi fosfato).

I gruppi fosfato si trovano anche su altre molecole energetiche meno comuni dell'ATP, come guanosina trifosfato (GTP), citidina trifosfato (CTP) e uridina trifosfato (UTP).

3- Nell'attivazione delle proteine

I gruppi fosfato sono importanti nell'attivazione delle proteine, in modo che possano svolgere particolari funzioni nelle cellule.

Le proteine ​​vengono attivate attraverso un processo chiamato fosforilazione, che è semplicemente l'aggiunta di un gruppo fosfato.

Quando un gruppo fosfato è stato attaccato a una proteina, si dice che la proteina sia stata fosforilata.

Ciò significa che è stato attivato per essere in grado di svolgere un lavoro particolare, come trasmettere un messaggio a un'altra proteina nella cellula.

La fosforilazione delle proteine ​​si verifica in tutte le forme di vita e le proteine ​​che aggiungono questi gruppi fosfato ad altre proteine ​​sono chiamate chinasi.

È interessante menzionare che a volte il compito di una chinasi è fosforilare un'altra chinasi. Al contrario, la defosforilazione è la rimozione di un gruppo fosfato.

4- Nelle membrane cellulari

I gruppi fosfato possono unirsi ai lipidi per formare un altro tipo di biomolecole molto importanti chiamate fosfolipidi.

La sua importanza sta nel fatto che i fosfolipidi sono il componente principale delle membrane cellulari e queste sono strutture essenziali per la vita.

Molte molecole di fosfolipidi sono disposte in file per formare quello che viene chiamato un doppio strato di fosfolipidi; cioè un doppio strato di fosfolipidi.

Questo doppio strato è il componente principale delle membrane biologiche, come la membrana cellulare e l'involucro nucleare che circonda il nucleo.

5- Come regolatore del pH

Gli esseri viventi hanno bisogno di condizioni neutre per la vita perché la maggior parte delle attività biologiche può avvenire solo a un pH specifico vicino alla neutralità; cioè né molto acido né molto basico.

Il gruppo fosfato è un importante tampone di pH nelle cellule.

6- Negli ecosistemi

Negli ambienti di acqua dolce, il fosforo è un nutriente che limita la crescita di piante e animali.

L'aumento della quantità di molecole contenenti fosforo (come i gruppi fosfato) può promuovere il plancton e la crescita delle piante.

Questo aumento della crescita delle piante si traduce in più cibo per altri organismi, come lo zooplancton e i pesci. Pertanto, la catena alimentare continua fino a raggiungere gli esseri umani.

Un aumento dei fosfati aumenterà inizialmente il numero di plancton e pesci, ma un aumento eccessivo limiterà altri nutrienti che sono anche importanti per la sopravvivenza, come l'ossigeno.

Questa impoverimento dell'ossigeno si chiama eutrofizzazione e può uccidere gli animali acquatici.

I fosfati possono aumentare a causa delle attività umane, come il trattamento delle acque reflue, gli scarichi industriali e l'uso di fertilizzanti in agricoltura.

Riferimenti

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologia molecolare della cellula (6a ed.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochimica (8 ° ed.). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD e Schindler, DW (2000). Concentrazioni di fosfato nei laghi. Natura, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Ecologia acquatica. Fosforo, il bastone della vita. Natura, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Biologia cellulare e molecolare: concetti ed esperimenti (6a ed.). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologia cellulare molecolare (8 ° ed.). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Principi di biochimica di Lehninger (7 ° ed.). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fondamenti di biochimica: vita a livello molecolare (5a ed.). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C. e Zhu, YG (2014). La dinamica redox dell'arsenico mediata dai cianobatteri è regolata dal fosfato negli ambienti acquatici. Scienze e tecnologie ambientali, 48 (2), 994-1000.