ฟอสฟอรัส: หน้าที่บทบาทและโรค

ฟอสฟอรัสเป็นกระบวนการพื้นฐานของชีวเคมีที่เกิดขึ้นไม่เพียง แต่ในสิ่งมีชีวิตของมนุษย์ แต่ในสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่มีนิวเคลียสและ แบคทีเรีย. เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ของการถ่ายทอดสัญญาณภายในเซลล์และเป็นวิธีสำคัญในการควบคุมพฤติกรรมของเซลล์ ส่วนใหญ่ส่วนประกอบของ โปรตีน เป็น phosphorylated แต่อื่น ๆ โมเลกุล เช่นน้ำตาลยังสามารถใช้เป็นสารตั้งต้นได้ ในระดับเคมีของการสังเกตการฟอสโฟรีเลชันของ โปรตีน ผลลัพธ์ใน กรดฟอสฟอริก เอสเตอร์ พันธบัตร

ฟอสโฟรีเลชันคืออะไร?

ฟอสฟอรัสเป็นกระบวนการพื้นฐานของชีวเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตของมนุษย์ ฟอสโฟรีเลชันให้พลังงานแก่เซลล์ คำว่า phosphorylation หมายถึงการถ่ายโอน ฟอสเฟต กลุ่มเป็นอินทรีย์ โมเลกุล - โดยปกติกรดอะมิโนจะตกค้างนั่นเอง แต่งหน้า โปรตีน. ฟอสเฟตมีโครงสร้างจัตุรมุขประกอบด้วยอะตอมกลางของ ฟอสฟอรัส และสี่โควาเลนต์ที่ถูกผูกมัดโดยรอบ ออกซิเจน อะตอม ฟอสเฟต กลุ่มมีประจุลบสองเท่า การถ่ายโอนไปยังโมเลกุลอินทรีย์จะเกิดขึ้นโดยเฉพาะ เอนไซม์ไคเนสที่เรียกว่า การใช้พลังงานเหล่านี้มักจะผูกมัด ฟอสเฟต ตกค้างในกลุ่มไฮดรอกซีของโปรตีนก่อตัวเป็น กรดฟอสฟอริก เอสเตอร์. อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้กล่าวคือสามารถย้อนกลับได้อีกครั้งโดยแน่นอน เอนไซม์. อย่างเช่น เอนไซม์ซึ่งแยกออกจากฟอสเฟต geuppen โดยทั่วไปเรียกว่า phosphatases ทั้งไคเนสและฟอสฟาเตสแต่ละชนิดเป็นตัวแทนของเอนไซม์ที่แตกต่างกันซึ่งสามารถแบ่งย่อยออกเป็นคลาสย่อยได้อีกตามเกณฑ์ต่างๆเช่นลักษณะของสารตั้งต้นหรือกลไกการกระตุ้น

ฟังก์ชั่นและงาน

ความสำคัญอย่างยิ่งของฟอสเฟตโดยเฉพาะอย่างยิ่งโพลีฟอสเฟตในสิ่งมีชีวิตคือการให้พลังงาน ตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดคือ ATP (อะดีโนซีน triphosphate) ซึ่งถือเป็นตัวส่งพลังงานหลักในร่างกาย ดังนั้นการกักเก็บพลังงานในสิ่งมีชีวิตของมนุษย์มักหมายถึงการสังเคราะห์ ATP ในการทำเช่นนี้ต้องย้ายกากฟอสเฟตไปยังโมเลกุลของ ADP (อะดีโนซีน diphosphate) เพื่อให้โซ่ของกลุ่มฟอสเฟตที่เชื่อมโยงด้วยพันธะฟอสฟอรัสแอนไฮไดรด์ถูกขยายออกไป โมเลกุลที่ได้เรียกว่า ATP (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต). พลังงานที่จัดเก็บด้วยวิธีนี้ได้มาจากความแตกแยกที่เกิดขึ้นใหม่ของพันธะซึ่งทิ้งไว้เบื้องหลัง ADP นอกจากนี้ยังสามารถทำให้เกิดความแตกแยกของฟอสเฟตอื่นได้ทำให้เกิด AMP (adenosine monophosphate) ความแตกแยกของฟอสเฟตแต่ละครั้งทำให้เซลล์มีปริมาณมากกว่า 30 กิโลจูลต่อโมล น้ำตาลยังถูกฟอสโฟรีเลตในระหว่างการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตของมนุษย์ด้วยเหตุผลด้านพลังงาน Glycolysis เรียกอีกอย่างว่า "ระยะการรวบรวม" และ "ระยะเพิ่มขึ้น" เนื่องจากต้องลงทุนพลังงานในรูปของกลุ่มฟอสเฟตในวัสดุเริ่มต้นก่อนเพื่อให้ได้รับ ATP ในภายหลัง นอกจากนี้ กลูโคสตัวอย่างเช่นในฐานะกลูโคส -6- ฟอสเฟตไม่สามารถแพร่กระจายโดยไม่ จำกัด ผ่านทาง เยื่อหุ้มเซลล์ และได้รับการแก้ไขภายในเซลล์ซึ่งจำเป็นสำหรับขั้นตอนการเผาผลาญที่สำคัญเพิ่มเติม นอกจากนี้ฟอสโฟรีเลชันและปฏิกิริยาย้อนกลับของพวกมันพร้อมกับการยับยั้งอัลโลสเตอริกและการแข่งขันแสดงถึงกลไกที่สำคัญในการควบคุมการทำงานของเซลล์ ในกระบวนการนี้โปรตีนส่วนใหญ่จะถูกฟอสโฟรีเลต์หรือดีฟอสโฟรีเลต์ กรดอะมิโน การดัดแปลงส่วนใหญ่คือซีรีน ธ รีโอนีนและไทโรซีนซึ่งมีอยู่ในโปรตีนโดยซีรีนมีส่วนเกี่ยวข้องกับฟอสโฟรีเลชันส่วนใหญ่อย่างท่วมท้น สำหรับโปรตีนที่มีการทำงานของเอนไซม์กระบวนการทั้งสองสามารถ นำ เพื่อกระตุ้นหรือปิดใช้งานขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโมเลกุล อีกวิธีหนึ่งคือ (de) phosphorylation โดยการถ่ายโอนหรือถอนประจุลบสองเท่าก็สามารถทำได้เช่นกัน นำ ไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนเช่นนั้นบางอย่าง โมเลกุล สามารถผูกกับโดเมนโปรตีนที่ได้รับผลกระทบหรือไม่ก็ได้ ตัวอย่างของกลไกนี้คือคลาสของตัวรับโปรตีน G กลไกทั้งสองมีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดสัญญาณภายในเซลล์และในการควบคุมการเผาผลาญของเซลล์ พวกมันสามารถมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของเซลล์ไม่ว่าจะโดยตรงผ่านกิจกรรมของเอนไซม์หรือทางอ้อมผ่านการถอดความและการแปลดีเอ็นเอที่เปลี่ยนแปลงไป

โรคและความเจ็บป่วย

ในฐานะที่เป็นสากลและเป็นพื้นฐานเช่นเดียวกับหน้าที่ของฟอสโฟรีเลชันผลที่ตามมาเมื่อกลไกการเกิดปฏิกิริยานี้บกพร่องจึงมีมากมาย ข้อบกพร่องหรือการยับยั้งของฟอสโฟรีเลชันซึ่งมักเกิดจากการขาดไคเนสของโปรตีนหรือความบกพร่องสามารถ นำ โรคเมตาบอลิซึมโรคของ ระบบประสาท และกล้ามเนื้อหรือความเสียหายของอวัยวะส่วนบุคคลและอื่น ๆ ประการแรกเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อมักได้รับผลกระทบซึ่งแสดงออกในอาการทางระบบประสาทและกล้ามเนื้ออ่อนแรง ในระดับเล็กน้อยร่างกายสามารถชดเชยความผิดปกติบางอย่างของไคเนสหรือฟอสฟาเทสได้เนื่องจากในบางกรณีมีทางเดินหลายทางสำหรับการส่งสัญญาณดังนั้นจึงสามารถข้าม "จุดบกพร่อง" ในห่วงโซ่สัญญาณได้ จากนั้นตัวอย่างเช่นโปรตีนอื่นจะแทนที่โปรตีนที่มีข้อบกพร่อง ในทางกลับกันประสิทธิภาพของเอนไซม์ที่ลดลงสามารถชดเชยได้ด้วยการผลิตมากขึ้น สารพิษทั้งภายในและภายนอกตลอดจนการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมเป็นสาเหตุที่อาจเกิดจากการขาดหรือทำงานผิดปกติของไคเนสและฟอสฟาเตส หากการกลายพันธุ์ดังกล่าวเกิดขึ้นในดีเอ็นเอของ mitochondriaมีผลเสียต่อการออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชันดังนั้นการสังเคราะห์ ATP จึงเป็นงานหลักของออร์แกเนลล์ของเซลล์เหล่านี้ โรค mitochondrial ชนิดหนึ่งคือ LHON (โรคระบบประสาทตาที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของ Leber) ซึ่งมีการสูญเสียการมองเห็นอย่างรวดเร็วบางครั้งอาจใช้ร่วมกับ ภาวะหัวใจวาย. โรคนี้ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยเฉพาะจากแม่เนื่องจากมีเพียงดีเอ็นเอไมโตคอนเดรียของเธอเท่านั้นที่จะถูกส่งต่อไปยังลูกในขณะที่พ่อไม่ได้เป็น