リン酸基は、 4個の酸素に結合したリン原子から構成される分子です。その化学式はPO43-です。この原子のグループは、炭素を含む分子(生体分子)に結合している場合、リン酸基と呼ばれます。
すべての生物は炭素でできています。リン酸基は、細胞代謝に重要なエネルギー分子の遺伝物質に存在し、生体膜および一部の淡水生態系の一部を形成しています。
R鎖に結合したリン酸基。
リン酸基が生物の多くの重要な構造に存在することは明らかです。
4つの酸素原子と炭素原子の間で共有される電子は、大量のエネルギーを蓄えることができます。この能力は、細胞内での彼らの役割のいくつかにとって不可欠です。
リン酸基の6つの主な機能
1-核酸中
すべての生物の遺伝物質であるDNAとRNAは核酸です。それらはヌクレオチドで構成されており、ヌクレオチドは窒素含有塩基、5炭素糖、およびリン酸基で構成されています。
5炭素糖と各ヌクレオチドのリン酸基が結合して、核酸のバックボーンを形成します。
ヌクレオチドが互いに結合してDNAまたはRNA分子を形成しない場合、他の2つのリン酸基が結合して、ATP(アデノシン三リン酸)またはGTP(グアノシン三リン酸)などの分子が生じます。
2-エネルギー貯蔵庫として
ATPは細胞にエネルギーを供給する主要な分子であり、細胞が重要な機能を実行できるようにします。
たとえば、筋肉が収縮すると、筋肉タンパク質はATPを使用して収縮します。
この分子は、3つのリン酸基に結合したアデノシンで構成されています。これらのグループ間に形成される結合は、高エネルギーです。
つまり、これらの結合が切断されると、大量のエネルギーが放出され、セルでの作業に使用できます。
エネルギーを放出するためのリン酸基の除去は、ATP加水分解と呼ばれます。その結果、遊離リン酸塩とADP分子(2つのリン酸基しかないため、アデノシン二リン酸塩)ができます。
リン酸基は、グアノシン三リン酸(GTP)、シチジン三リン酸(CTP)、ウリジン三リン酸(UTP)など、ATPより一般的ではない他のエネルギー分子にも見られます。
3-タンパク質の活性化
リン酸基はタンパク質の活性化に重要であり、細胞内で特定の機能を果たすことができます。
タンパク質は、リン酸化と呼ばれるプロセスによって活性化されます。これは、リン酸基を単に追加することです。
リン酸基がタンパク質に結合している場合、そのタンパク質はリン酸化されていると言われます。
それは、細胞内の別のタンパク質にメッセージを運ぶような特定の仕事をすることができるように活性化されたことを意味します。
タンパク質のリン酸化は生命のあらゆる形態で起こり、これらのリン酸基を他のタンパク質に付加するタンパク質はキナーゼと呼ばれます。
キナーゼの仕事が別のキナーゼをリン酸化することである場合があることに言及することは興味深いです。逆に、脱リン酸化はリン酸基の除去です。
4-細胞膜
リン酸基は脂質を結合して、リン脂質と呼ばれる別の種類の非常に重要な生体分子を形成することができます。
その重要性は、リン脂質が細胞膜の主成分であり、これらが生命に不可欠な構造であるという事実にあります。
多くのリン脂質分子が列に配置され、いわゆるリン脂質二重層を形成します。つまり、リン脂質の二重層です。
この二重層は、細胞膜や核を取り巻く核膜などの生体膜の主成分です。
5- pH調整剤として
ほとんどの生物学的活動は中性に近い特定のpHでのみ発生するため、生物は生命にとって中性の条件を必要とします。つまり、非常に酸性でも塩基性でもありません。
リン酸基は細胞内の重要なpHバッファーです。
6-生態系
淡水環境では、リンは植物や動物の成長を制限する栄養素です。
リン含有分子(リン酸基など)の量を増やすと、プランクトンと植物の成長を促進できます。
植物の成長のこの増加は、動物プランクトンや魚などの他の生物のためのより多くの食物につながります。したがって、食物連鎖は人間に到達するまで継続されます。
リン酸の増加は、最初はプランクトンと魚の数を増やしますが、あまり多くしすぎると、酸素など、生存にも重要な他の栄養素が制限されます。
この酸素の枯渇は富栄養化と呼ばれ、水生動物を殺す可能性があります。
リン酸は、廃水処理、産業排水、農業における肥料の使用などの人間の活動によって増加する可能性があります。
参考文献
- アルバーツ、B。、ジョンソン、A。、ルイス、J。、モーガン、D。、ラフ、M。、ロバーツ、K。&ウォルター、P。(2014)。細胞の分子生物学(第6版)。ガーランドサイエンス。
- Berg、J.、Tymoczko、J.、Gatto、G。&Strayer、L。(2015)。生化学(第8版)。WH Freeman and Company。
- ハドソン、JJ、テイラー、WD、およびシンドラー、DW(2000)。湖のリン酸塩濃度。自然、406(6791)、54-56。
- カール、DM(2000)。水生生態学。リン、生命の杖。自然、406(6791)、31-33。
- Karp、G.(2009)。細胞と分子生物学:概念と実験(第6版)。ワイリー。
- Lodish、H.、Berk、A.、Kaiser、C.、Krieger、M.、Bretscher、A.、Ploegh、H.、Amon、A.&Martin、K.(2016)分子細胞生物学(第8版)。WH Freeman and Company。
- ネルソンD.&コックスM.(2017)。Lehninger Principles of Biochemistry(7th ed。)WHフリーマン。
- Voet、D.、Voet、J.&Pratt、C.(2016)。生化学の基礎:分子レベルでの生活(第5版)。ワイリー。
- Zhang、S.、Rensing、C.、&Zhu、YG(2014)。シアノバクテリアを介したヒ素のレドックスダイナミクスは、水生環境ではリン酸塩によって調節されています。環境科学と技術、48(2)、994–1000。