Gugus fosfat adalah molekul yang mengandung satu atom fosfor yang terikat secara kovalen dengan empat residu oksigen, dua di antaranya dapat diekspresikan sebagai gugus hidroksil. Mereka adalah molekul yang relatif reaktif yang dengan mudah membentuk ikatan fofoester melalui interaksi dengan gugus hidroksil [1].
Gugus fosfat merupakan atom yang sederhana (fosfor dikelilingi oleh oksigen) dapat membawa energi, membentuk membran sel Anda, dan membantu membentuk tulang punggung DNA Anda. Pelajari apa itu gugus fosfat dan bagaimana melakukan pekerjaan-pekerjaan penting.
Definisi dan Struktur
Mengelilingi atom fosfor dengan empat atom oksigen dan Anda mendapatkan fosfat. Kluster yang melekat ke salah satu dari banyak molekul yang mengandung karbon dalam tubuh kita (atau, benar-benar, dalam setiap makhluk hidup) dan kita sebut bahwa kelompok atom fosfor dan oksigen dengan gugus fosfat.
Gugus fosfat muncul dalam semua jenis tempat-tempat penting. Elektron mereka, dibagi di antara semua molekul-molekul oksigen, dapat menyimpan banyak energi, dan ini adalah kunci untuk beberapa peran mereka dalam sel.
Molekul ini sangat penting bagi semua sel, karena banyaknya kegunaannya dalam sel, termasuk sebagai sumber energi yang tersedia, untuk aktivitas protein dan ekspresi gen.
Peran dalam Asam Nukleat
Asam nukleat, seperti DNA, terbuat dari nukleotida. Di mana fosfat masuk? Nah, nukleotida termasuk basa, gula, dan satu atau lebih fosfat.
Ketika nukleotida tidak aktif dengan sendirinya, mungkin memiliki tiga fosfat. Ketika itu akan bergabung ke untai DNA semakin banyak (atau RNA), dua fosfat yang hilang, dan yang tersisa menempel pada gula nukleotida yang lain ini. Hal ini membuat tulang punggung gula-fosfat dengan basa mereka yang penting tergantung dari (seperti adenin, timin, dan sebagainya).
Peran Pembawa Energi
Dimana ATP akan tanpa fosfat nya? Mungkin Anda pernah mendengar tentang ini tercatat molekul energi. Ini bukan kebetulan bahwa ATP, atau adenosin trifosfat, memiliki tiga gugus fosfat, energi yang dibawa dalam ikatan kimia fosfat ‘.
Elektron dalam ikatan ini adalah energi yang tinggi, yang berarti bahwa ketika ikatan rusak, banyak energi dapat dilepaskan untuk melakukan usaha. Itu sebabnya ATP digunakan sebagai pembawa energi di seluruh sel. Ketika Anda mengkontraksikan otot Anda, misalnya, protein otot Anda menggunakan ATP untuk melakukannya.
Menghapus gugus fosfat untuk melepaskan energi yang disebut hidrolisis ATP. Hasilnya adalah fosfat bebas mengambang ditambah ADP, atau adenosin difosfat (berarti hanya memiliki dua gugus fosfat). Sebuah enzim yang disebut ATP sintase dapat menggunakan energi dari makanan yang kita makan untuk memasang fosfat lagi.
Peran dalam Protein Aktivasi
Ketika gugus fosfat melekat ke protein, kita mengatakan bahwa protein telah terfosforilasi. Itu berarti fungsinya telah berubah, biasanya, fosforilasi akan mengaktifkan protein itu sehingga dapat melakukan pekerjaan tertentu, seperti membawa pesan ke protein yang lain dalam sel.
Protein yang menambahkan fosfat ke protein lain memiliki nama khusus: kinase. Kadang-kadang pekerjaan kinase adalah untuk memfosforilasi kinase lain!
Peran dalam Membran Sel
Mari kita bicara tentang satu pekerjaan yang penting terakhir dari kelompok fosfat: melekat pada asam lemak, mereka dapat membuat fosfolipid.
Apa yang begitu penting tentang hal itu? Nah, fosfat hidrofilik (mereka suka air) sementara asam lemak yang hidrofobik dan biasanya dapat ditemukan di dekat molekul berminyak dan berair lainnya.
Jika fosfolipid berbaris dengan ekor lemak-asam mereka bersama-sama, dan kepala fosfat hidrofilik mereka terhadap ke air, mereka dapat membuat lembaran disebut fosfolipid bilayer. Lembaran ini sangat stabil bahwa dari itulah sel kita terbuat! Bilayer ini membuat membran sel kita (anggap saja sebagai kulit sel).
Fosfat sebagai penyimpan Energi
Fosfat berperan sebagai ciri utama sumber energi ATP dan GTP. Karena muatan elektrostatis negatif pada setiap gugus fosfat, sulit untuk menyebabkan mereka mengikat tiga bersama-sama dalam pengaturan yang terlihat pada ATP dan GTP. Akibatnya, dibutuhkan energi dalam jumlah besar untuk membentuk ikatan di antara keduanya, ikatan energi tinggi inilah yang bertindak sebagai sistem penyimpanan. Pemutusan ikatan ini memungkinkan pelepasan energi ini, untuk mendorong aktivitas seluler, seperti perubahan konformasi dalam protein atau aktivasi ATPase.
Fosfat dalam Aktivitas Protein
Di sini fosfat bertindak sebagai sakelar hidup / mati untuk protein. Proses ini adalah fosforilasi dan memungkinkan mereka untuk beralih ke keadaan aktif dan menjalankan fungsi yang ditentukan. Ini adalah salah satu metode yang paling umum diamati untuk sel mengubah aktivitas protein dalam jangka pendek, dan merupakan metode untuk perubahan cepat dalam aktivitas protein dibandingkan dengan sintesis protein baru.
Penambahan fosfat dapat bertindak sebagai mekanisme sakelar hidup atau mati, hal ini tergantung pada protein yang mengaktifkannya. Prosesnya dikendalikan oleh dua jenis enzim; kinase (yang menambahkan fosfat) dan fosfatase (yang menentang tindakan ini dan menghilangkan fosfat).
Ringkasan
Gugus fosfat hanya atom fosfor terikat empat atom oksigen, tetapi memiliki banyak peran yang penting. Seiring dengan gula dan basa, itu membuat asam nukleat, seperti DNA dan RNA. Sebagai bagian dari pembawa energi, seperti ATP, menyediakan energi untuk otot-otot kita bergerak. Ketika itu ditambahkan ke protein, dapat mengaktifkan enzim dan pesan seluler. Dengan asam lemak, itu membuat bilayer fosfolipid yang memegang sel bersama-sama.