Apa itu Kelompok Fosfat? Karakteristik dan fungsi



A gugus fosfat adalah molekul yang dibentuk oleh atom fosfor yang terikat pada empat atom oksigen. Formula kimianya adalah PO43-. Kelompok atom ini disebut gugus fosfat ketika ditempelkan pada molekul yang mengandung karbon (molekul biologis apa saja).

Semua makhluk hidup terbuat dari karbon. Kelompok fosfat hadir dalam materi genetik dalam molekul energik yang penting untuk metabolisme sel, membentuk bagian dari membran biologis dan beberapa ekosistem air tawar.

Jelaslah bahwa gugus fosfat hadir dalam banyak struktur penting organisme.

Elektron yang terbagi antara empat atom oksigen dan atom karbon dapat menyimpan banyak energi; kemampuan ini sangat penting untuk beberapa peran Anda di dalam sel.

6 fungsi utama gugus fosfat

1- Dalam asam nukleat

DNA dan RNA, bahan genetik semua makhluk hidup, adalah asam nukleat. Mereka dibentuk oleh nukleotida, yang pada gilirannya dibentuk oleh basa nitrogen, gula 5 karbon dan gugus fosfat.

Gula 5 karbon dan gugus fosfat dari masing-masing nukleotida bergabung membentuk tulang punggung asam nukleat.

Ketika nukleotida tidak terikat dengan orang lain untuk membentuk molekul DNA atau RNA, mereka mengikat dua kelompok fosfat lain yang menghasilkan molekul seperti ATP (adenosin trifosfat) atau GTP (guanosin trifosfat).

2- Sebagai gudang energi

ATP adalah molekul utama yang memasok energi ke sel sehingga mereka dapat melakukan fungsi vitalnya.

Misalnya, ketika otot berkontraksi, protein otot menggunakan ATP untuk membuatnya.

Molekul ini dibentuk oleh adenosin yang terhubung dengan tiga kelompok fosfat. Tautan yang terbentuk antara kelompok-kelompok ini adalah energi tinggi.

Ini berarti bahwa, dengan memutus tautan-tautan ini, sejumlah besar energi dilepaskan yang dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan di dalam sel.

Penghapusan gugus fosfat untuk melepaskan energi disebut hidrolisis ATP. Hasilnya adalah fosfat bebas plus molekul ADP (adenosin difosfat, karena hanya memiliki dua gugus fosfat).

Kelompok fosfat juga ditemukan dalam molekul energi lain yang kurang umum daripada ATP, seperti guanosine triphosphate (GTP), cytidine triphosphate (CTP), dan uridine triphosphate (UTP)..

3- Dalam aktivasi protein

Kelompok fosfat penting dalam aktivasi protein, sehingga mereka dapat melakukan fungsi tertentu dalam sel.

Protein diaktifkan melalui proses yang disebut fosforilasi, yang merupakan tambahan dari gugus fosfat.

Ketika suatu gugus fosfat telah terikat pada suatu protein, dikatakan bahwa protein tersebut telah difosforilasi.

Itu berarti telah diaktifkan untuk dapat melakukan pekerjaan tertentu, seperti membawa pesan ke protein lain di dalam sel.

Fosforilasi protein terjadi dalam semua bentuk kehidupan dan protein yang menambahkan gugus fosfat ini ke protein lain disebut kinase.

Sangat menarik untuk menyebutkan bahwa kadang-kadang pekerjaan kinase adalah memfosforilasi kinase lain. Sebaliknya, defosforilasi adalah penghilangan gugus fosfat.

4- Dalam membran sel

Kelompok fosfat dapat mengikat lipid untuk membentuk jenis lain dari biomolekul sangat penting yang disebut fosfolipid.

Pentingnya terletak pada kenyataan bahwa fosfolipid adalah komponen utama membran sel dan ini adalah struktur penting untuk kehidupan.

Banyak molekul fosfolipid disusun dalam baris untuk membentuk apa yang disebut bilayer fosfolipid; yaitu, lapisan ganda fosfolipid.

Lapisan ganda ini adalah komponen utama membran biologis, seperti membran sel dan amplop nuklir yang mengelilingi nukleus..

5- Sebagai pengatur pH

Makhluk hidup membutuhkan kondisi netral untuk kehidupan karena sebagian besar aktivitas biologis hanya dapat terjadi pada pH tertentu yang mendekati netralitas; yaitu, tidak terlalu asam atau sangat basa.

Kelompok fosfat merupakan penyangga penting pH dalam sel.

6- Dalam ekosistem

Dalam lingkungan air tawar fosfor adalah nutrisi yang membatasi pertumbuhan tanaman dan hewan.

Peningkatan jumlah molekul yang mengandung fosfor (seperti kelompok fosfat) dapat meningkatkan pertumbuhan plankton dan tanaman.

Peningkatan pertumbuhan tanaman ini diterjemahkan menjadi lebih banyak makanan bagi organisme lain, seperti zooplankton dan ikan. Dengan demikian, rantai makanan berlanjut sampai mencapai manusia.

Peningkatan fosfat pada awalnya akan meningkatkan jumlah plankton dan ikan, tetapi peningkatan terlalu banyak akan membatasi nutrisi lain yang juga penting untuk kelangsungan hidup, seperti oksigen.

Pengurangan oksigen ini disebut eutrofikasi dan dapat membunuh hewan air.

Fosfat dapat meningkat karena aktivitas manusia, seperti pengolahan air limbah, pembuangan industri dan penggunaan pupuk dalam pertanian.

Referensi

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekuler Sel (Ed. 6). Ilmu Garland.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (Edisi ke-8). W. H. Freeman dan Perusahaan.
  3. Hudson, J. J., Taylor, W. D., & Schindler, D. W. (2000). Konsentrasi fosfat di danau. Alam, 406(6791), 54-56.
  4. Karl, D. M. (2000). Ekologi akuatik Fosfor, staf kehidupan. Alam, 406(6791), 31-33.
  5. Karp, G. (2009). Biologi Sel dan Molekuler: Konsep dan Eksperimen (Ed. 6). Wiley.
  6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekuler (Edisi ke-8). W. H. Freeman dan Perusahaan.
  7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Prinsip Lehninger Biokimia (Edisi ke-7). W. H. Freeman.
  8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Dasar-dasar Biokimia: Kehidupan di Tingkat Molekul (Edisi ke-5). Wiley.
  9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, Y. G. (2014). Dinamika redoks arsenik yang dimediasi sianobakteri diatur oleh fosfat dalam lingkungan air. Ilmu dan Teknologi Lingkungan, 48(2), 994-1000.