Cos'è il gruppo fosfato? Caratteristiche e funzioni
Un gruppo fosfato è una molecola formata da un atomo di fosforo collegato a quattro atomi di ossigeno. La sua formula chimica è PO43-. Questo gruppo di atomi è chiamato gruppo fosfato quando è collegato 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, formando parte delle membrane biologiche e di alcuni ecosistemi d'acqua dolce.
È evidente che il gruppo fosfato è presente in molte importanti strutture di 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 formati da nucleotidi, che a loro volta sono formati da una base azotata, uno zucchero da 5 atomi di carbonio e un gruppo fosfato.
Lo zucchero di 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 legati ad altri per formare DNA o molecole di RNA, si legano a due altri gruppi di fosfati dando origine a molecole come ATP (adenosina trifosfato) o GTP (guanosina trifosfato).
2- Come magazzino di energia
L'ATP è la molecola principale 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 formata da un'adenosina legata a tre gruppi di fosfati. I collegamenti formati tra questi gruppi sono ad alta energia.
Ciò significa che, rompendo questi collegamenti, viene rilasciata una grande quantità di energia che può essere utilizzata per eseguire il lavoro nella cella.
La rimozione di un gruppo fosfato per rilasciare energia si chiama idrolisi 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 in altre molecole energetiche meno comuni dell'ATP, come la guanosina trifosfato (GTP), la citidina trifosfato (CTP) e l'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 legato a una proteina, si dice che la proteina è stata fosforilata.
Ciò significa che è stato attivato per essere in grado di eseguire un determinato lavoro, come portare un messaggio a un'altra proteina nella cella.
La fosforilazione delle proteine si verifica in tutte le forme di vita e le proteine che aggiungono questi gruppi fosfato alle altre proteine sono chiamate chinasi.
È interessante menzionare che a volte il lavoro di una chinasi è quello di fosforilare un'altra chinasi. Al contrario, la defosforilazione è la rimozione di un gruppo fosfato.
4- In membrane cellulari
I gruppi fosfato possono legarsi 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 neutrali 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 buffer importante 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 favorire la crescita di plancton e piante.
Questo aumento della crescita delle piante si traduce in più cibo per altri organismi, come lo zooplancton e il pesce. Quindi, la catena alimentare continua fino a raggiungere gli umani.
Un aumento dei fosfati aumenterà inizialmente il numero di plancton e pesce, ma un eccessivo aumento limiterà altri nutrienti che sono importanti anche per la sopravvivenza, come l'ossigeno.
Questo esaurimento di ossigeno è chiamato eutrofizzazione e può uccidere animali acquatici.
I fosfati possono aumentare a causa di attività umane, come il trattamento delle acque reflue, scarichi industriali e l'uso di fertilizzanti in agricoltura.
