APAKAH KUMPULAN FOSFAT? CIRI DAN FUNGSI - KIMIA - 2025

A kumpulan fosfat adalah molekul yang terdiri daripada atom fosforus terikat kepada empat oksigen. Formula kimianya ialah PO43-. Kumpulan atom ini dipanggil kumpulan fosfat apabila melekat pada molekul yang mengandungi karbon (mana-mana molekul biologi).

Semua makhluk hidup diperbuat daripada karbon. Kumpulan fosfat terdapat dalam bahan genetik dalam molekul tenaga yang penting untuk metabolisme sel, membentuk bahagian membran biologi dan beberapa ekosistem air tawar.

Kumpulan fosfat yang melekat pada rantai R.

Jelas bahawa kumpulan fosfat terdapat dalam banyak struktur penting dalam organisma.

Elektron yang dikongsi antara empat atom oksigen dan atom karbon dapat menyimpan banyak tenaga; kemampuan ini sangat penting untuk beberapa peranan mereka dalam sel.

6 fungsi utama kumpulan fosfat

1- Dalam asid nukleik

DNA dan RNA, bahan genetik dari semua makhluk hidup, adalah asid nukleik. Mereka terdiri dari nukleotida, yang pada gilirannya terdiri dari basa nitrogen, gula 5-karbon, dan gugus fosfat.

Gula 5-karbon dan kumpulan fosfat setiap nukleotida bergabung untuk membentuk tulang belakang asid nukleik.

Apabila nukleotida tidak bergabung satu sama lain untuk membentuk molekul DNA atau RNA, mereka bergabung dengan dua kumpulan fosfat lain yang menimbulkan molekul seperti ATP (adenosin trifosfat) atau GTP (guanosin trifosfat).

2- Sebagai simpanan tenaga

ATP adalah molekul utama yang membekalkan tenaga ke sel sehingga mereka dapat menjalankan fungsi vital mereka.

Sebagai contoh, ketika otot berkontrak, protein otot menggunakan ATP untuk melakukannya.

Molekul ini terdiri daripada adenosin yang dihubungkan dengan tiga kumpulan fosfat. Ikatan yang terbentuk antara kumpulan ini adalah tenaga tinggi.

Ini bermaksud, apabila ikatan ini terputus, sejumlah besar tenaga dilepaskan yang dapat digunakan untuk melakukan kerja di dalam sel.

Penyingkiran kumpulan fosfat untuk membebaskan tenaga disebut hidrolisis ATP. Hasilnya adalah fosfat bebas ditambah molekul ADP (adenosin difosfat, kerana ia hanya mempunyai dua kumpulan fosfat).

Kumpulan fosfat juga terdapat pada molekul tenaga lain yang kurang biasa daripada ATP, seperti guanosine trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP).

3- Dalam pengaktifan protein

Kumpulan fosfat penting dalam pengaktifan protein, sehingga mereka dapat melakukan fungsi tertentu dalam sel.

Protein diaktifkan melalui proses yang disebut fosforilasi, yang merupakan penambahan kumpulan fosfat.

Apabila kumpulan fosfat telah melekat pada protein, protein tersebut dikatakan telah difosforilasi.

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

Fosforilasi protein berlaku dalam semua bentuk kehidupan, dan protein yang menambahkan kumpulan fosfat ini ke protein lain disebut kinase.

Sangat menarik untuk menyebut bahawa kadangkala tugas kinase adalah mengfosforilasi kinase lain. Sebaliknya, dephosforilasi adalah penyingkiran kumpulan fosfat.

4- Dalam membran sel

Kumpulan fosfat dapat bergabung dengan lipid untuk membentuk jenis biomolekul yang sangat penting yang disebut fosfolipid.

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

Banyak molekul fosfolipid disusun dalam baris untuk membentuk apa yang disebut lapisan dua fosfolipid; iaitu lapisan ganda fosfolipid.

Bilayer ini adalah komponen utama membran biologi, seperti membran sel dan sampul nuklear yang mengelilingi nukleus.

5- Sebagai pengatur pH

Makhluk hidup memerlukan keadaan yang neutral untuk hidup kerana kebanyakan aktiviti biologi hanya boleh berlaku pada pH tertentu yang hampir dengan neutral; iaitu tidak terlalu berasid dan tidak terlalu asas.

Kumpulan fosfat adalah penyangga pH yang penting dalam sel.

6- Dalam ekosistem

Di lingkungan air tawar, fosfor adalah nutrien yang membatasi pertumbuhan tumbuhan dan haiwan.

Menambah jumlah molekul yang mengandungi fosfor (seperti kumpulan fosfat) dapat mendorong pertumbuhan plankton dan tumbuhan.

Peningkatan pertumbuhan tanaman ini menjadi lebih banyak makanan untuk organisma lain, seperti zooplankton dan ikan. Oleh itu, rantai makanan diteruskan sehingga menjangkau manusia.

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

Kekurangan oksigen ini disebut eutrofikasi, dan dapat membunuh haiwan akuatik.

Fosfat dapat meningkat disebabkan oleh aktiviti manusia, seperti rawatan air sisa, pembuangan industri, dan penggunaan baja dalam pertanian.

Rujukan

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekul Sel (edisi ke-6). Ilmu Garland.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (edisi ke-8). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD, & Schindler, DW (2000). Kepekatan fosfat di tasik. Alam, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Ekologi akuatik. Fosforus, kakitangan kehidupan. Alam, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Biologi Sel dan Molekul: Konsep dan Eksperimen (edisi ke-6.). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekul (edisi ke-8). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (edisi ke-7). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Asas Biokimia: Kehidupan di Tahap Molekul (edisi ke-5). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Dinamika redoks arsenik yang dimediasi oleh Cyanobacteria diatur oleh fosfat di persekitaran akuatik. Sains dan Teknologi Alam Sekitar, 48 (2), 994-1000.