Fosfat Grubu Nedir? Özellikleri ve işlevleri
Bir fosfat grubu, dört oksijen atomuna bağlı bir fosfor atomu tarafından oluşturulan bir moleküldür. Kimyasal formülü PO43-. Bu atom grubuna, karbon içeren bir moleküle (herhangi bir biyolojik molekül) bağlandığında fosfat grubu denir.
Bütün canlılar karbondan yapılır. Fosfat grubu, genetik materyalin hücresel metabolizması için önemli olan, biyolojik zarların ve bazı tatlı su ekosistemlerinin bir parçasını oluşturan enerjik moleküllerde bulunur.
Fosfat grubunun organizmaların birçok önemli yapısında mevcut olduğu açıktır.
Dört oksijen atomu ve karbon atomu arasında paylaşılan elektronlar çok fazla enerji depolayabilir; Bu yetenek, hücredeki rollerinin bazıları için hayati öneme sahiptir.
Fosfat grubunun 6 ana işlevi
1- Nükleik asitlerde
Tüm canlıların genetik materyali olan DNA ve RNA, nükleik asitlerdir. Sırasıyla azotlu bir baz, 5 karbonlu bir şeker ve bir fosfat grubu ile oluşturulan nükleotitlerden oluşurlar.
5 karbonun şekeri ve her bir nükleotidin fosfat grubu, nükleik asitlerin omurgasını oluşturmak için birleşir.
Nükleotitler, DNA veya RNA molekülleri oluşturmak için başkalarına bağlı olmadığında, ATP (adenozin trifosfat) veya GTP (guanosin trifosfat) gibi moleküllere yol açan diğer iki fosfat grubuna bağlanırlar.
2- Enerji deposu olarak
ATP, yaşamsal işlevlerini yerine getirebilmeleri için hücrelere enerji sağlayan ana moleküldür.
Örneğin, kaslar kasıldığında kas proteinleri bunu yapmak için ATP kullanır.
Bu molekül, üç fosfat grubuna bağlı bir adenosin tarafından oluşturulur. Bu gruplar arasında oluşan bağlantılar yüksek enerjidir.
Bu, bu bağlantıları kırarak, hücrede iş yapmak için kullanılabilecek çok miktarda enerji salındığı anlamına gelir.
Enerjiyi serbest bırakmak için bir fosfat grubunun uzaklaştırılmasına ATP hidrolizi denir. Sonuç, serbest bir fosfat artı bir ADP molekülüdür (adenosin difosfat, çünkü sadece iki fosfat grubuna sahiptir).
Fosfat grupları ayrıca, guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP) ve ididin trifosfat (UTP) gibi ATP'den daha az yaygın olan diğer enerji moleküllerinde de bulunur.
3- Proteinlerin aktivasyonunda
Fosfat grupları proteinlerin aktifleştirilmesinde önemlidir, böylece hücrelerde belirli işlevleri yerine getirebilirler.
Proteinler, sadece bir fosfat grubunun eklenmesi olan fosforilasyon adı verilen bir işlemle aktive edilir.
Bir fosfat grubu bir proteine bağlandığında, proteinin fosforile edildiği söylenir.
Bu, hücredeki başka bir proteine mesaj iletmek gibi belirli bir işi yapabilmek için etkinleştirildiği anlamına gelir.
Protein fosforilasyonu tüm yaşam formlarında meydana gelir ve bu fosfat gruplarını diğer proteinlere ekleyen proteinlere kinaz denir.
Bazen bir kinazın çalışmasının başka bir kinazı fosforile etmek olduğunu belirtmek ilginçtir. Tersine, fosforilasyon, bir fosfat grubunun çıkarılmasıdır.
4- Hücre zarlarında
Fosfat grupları, fosfolipitler adı verilen başka bir çok önemli biyomolekül türü oluşturmak için lipitlere bağlanabilir.
Önemi, fosfolipidlerin hücre zarlarının ana bileşeni olmaları ve bunların yaşam için gerekli yapılar olmalarıdır.
Birçok fosfolipit molekülü, fosfolipidlerin iki tabakası olarak adlandırılan şeyi oluşturmak üzere sıralar halinde düzenlenir; yani, bir çift fosfolipid tabakasıdır.
Bu çift katman, hücre zarı ve çekirdeği çevreleyen nükleer zarf gibi biyolojik zarların ana bileşenidir.
5- pH düzenleyici olarak
Canlılar yaşam için nötr koşullara ihtiyaç duyarlar çünkü çoğu biyolojik aktivite nötrlüğe yakın belirli bir pH'da gerçekleşebilir; yani ne asit ne de bazik.
Fosfat grubu hücrelerde önemli bir tampondur.
6- Ekosistemlerde
Tatlı su ortamlarında fosfor, bitki ve hayvanların büyümesini sınırlayan bir besindir.
Fosfor içeren moleküllerin (fosfat grupları gibi) miktarındaki artış, plankton ve bitkilerin büyümesini destekleyebilir.
Bitki büyümesindeki bu artış, zooplankton ve balık gibi diğer organizmalar için daha fazla gıdaya dönüşür. Böylece, besin zinciri insanlara ulaşana kadar devam eder.
Fosfatlardaki bir artış başlangıçta plankton ve balık sayısını artıracaktır, ancak çok fazla artış, oksijen gibi hayatta kalmak için önemli olan diğer besinleri de sınırlayacaktır.
Bu oksijen tükenmesine ötrofikasyon denir ve suda yaşayan hayvanları öldürebilir.
Fosfatlar, atık su arıtımı, endüstriyel deşarj ve tarımda gübre kullanımı gibi insan faaliyetleri nedeniyle artabilir.
