Fosforilacija je temeljni proces biokemije koji se javlja ne samo u ljudskom organizmu već u svim živim organizmima s jezgrom i bakterija. Neizostavna je komponenta unutarstanične transdukcije signala i važan način kontrole ponašanja stanica. Uglavnom, komponente proteini su fosforilirani, ali drugi molekule kao što su šećeri također mogu poslužiti kao supstrati. Na kemijskoj razini promatranja, fosforilacija proteini rezultira a fosforna kiselina ester veza.
Što je fosforilacija?
Fosforilacija je temeljni proces biokemije koji se događa u ljudskom organizmu. Fosforilacija daje energiju stanici. Pojam fosforilacija odnosi se na prijenos fosfat skupine na organske molekule - obično aminokiselinski ostaci koji nadoknaditi proteini. Fosfati imaju tetraedarsku strukturu koja se sastoji od središnjeg atoma fosfor i četiri okolna kovalentno vezana kisik atoma. Fosfat skupine imaju dvostruki negativni naboj. Njihov prijenos u organsku molekulu odvija se kroz određene enzimi, takozvane kinaze. Trošeći energiju, one obično obvezuju fosfat ostatak u hidroksi skupini proteina, tvoreći fosforna kiselina ester. Međutim, ovaj je postupak reverzibilan, tj. Može se obratiti, opet po određenim riječima enzimi, takav enzimi, koji odvajaju fosfat geuppen, obično se nazivaju fosfataze. I kinaze i fosfataze predstavljaju zasebnu klasu enzima koji se mogu dalje podijeliti u podklase prema različitim kriterijima, poput prirode supstrata ili mehanizma aktivacije.
Funkcija i zadatak
Presudna važnost fosfata, posebno polifosfata, u organizmu je osiguravanje energije. Najistaknutiji primjer je ATP (adenozin trifosfat), koji se smatra glavnim prijenosnikom energije u tijelu. Stoga skladištenje energije u ljudskom organizmu obično znači sintezu ATP-a. Da biste to učinili, fosfatni ostatak mora se prenijeti u molekulu ADP (adenozin difosfat) tako da se njegov lanac fosfatnih skupina povezanih anhidridnim vezama fosforne kiseline proširuje. Dobivena molekula naziva se ATP (adenozin trifosfat). Ovako pohranjena energija dobiva se obnovljenim cijepanjem veze, ostavljajući za sobom ADP. Moguće je i cijepanje drugog fosfata koji tvori AMP (adenozin monofosfat). Svako cijepanje fosfata čini stanici dostupno više od 30 kJ po molu. Šećeri se također fosforiliraju tijekom ljudskog metabolizma ugljikohidrata iz energetskih razloga. Glikoliza se također naziva i "fazom sakupljanja" i "fazom dobivanja", jer se energija u obliku fosfatnih skupina prvo mora uložiti u polazne materijale za naknadno dobivanje ATP-a. U Dodatku, glukozana primjer, kao glukoza-6-fosfat, više ne može nesmetano difundirati kroz stanična membrana i tako je fiksiran unutar stanice, gdje je potreban za daljnje važne metaboličke korake. Uz to, fosforilacije i njihove reakcije preokreta, zajedno s alosteričnom i kompetitivnom inhibicijom, predstavljaju ključne mehanizme za regulaciju stanične aktivnosti. U ovom procesu proteini su uglavnom fosforilirani ili defosforilirani. The aminokiseline najčešće modificirani su serin, treonin i tirozin koji su prisutni u proteinima, a serin je uključen u veliku većinu fosforilacija. Za proteine s enzimskom aktivnošću mogu oba procesa dovesti do aktivacije ili inaktivacije, ovisno o strukturi molekule. Alternativno, može i (de) fosforilacija prijenosom ili povlačenjem dvostrukog negativnog naboja dovesti na promjenu konformacije proteina takvu da neke druge molekule mogu se vezati na zahvaćene proteinske domene ili jednostavno ne. Primjer ovog mehanizma je klasa receptora povezanih s G proteinima. Oba mehanizma igraju istaknutu ulogu u prenošenju signala unutar stanice i u regulaciji staničnog metabolizma. Oni mogu utjecati na ponašanje stanice bilo izravno putem enzimske aktivnosti ili neizravno, izmijenjenom transkripcijom i translacijom DNA.
Bolesti i tegobe
Koliko god su funkcije fosforilacije univerzalne i temeljne, posljedice kada je oslabljen ovaj reakcijski mehanizam su višestruke. Neispravnost ili inhibicija fosforilacije, obično izazvane nedostatkom proteinskih kinaza ili njihovom neispravnošću, mogu dovesti na metaboličke bolesti, bolesti živčani sustav i mišiće, ili pojedinačno oštećenje organa, između ostalog. Prvo, živčane i mišićne stanice su često zahvaćene, što se očituje u neurološkim simptomima i slabosti mišića. U malim razmjerima, tijelo može nadoknaditi neke poremećaje kinaza ili fosfataza, jer je u nekim slučajevima dostupno nekoliko putova za prijenos signala i na taj način se može zaobići "oštećeno mjesto" u signalnom lancu. Tada, na primjer, drugi protein zamjenjuje neispravni. S druge strane, smanjenu enzimsku učinkovitost može se nadoknaditi jednostavnom proizvodnjom više. I unutarnji i vanjski toksini, kao i genetske mutacije mogući su uzroci nedostatka ili neispravnosti kinaza i fosfataza. Ako se takva mutacija dogodi u DNK mitohondriji, postoje negativni učinci na oksidacijsku fosforilaciju, a time i na sintezu ATP-a, što je glavni zadatak ovih staničnih organela. Jedna od takvih mitohondrijskih bolesti je LHON (Leberova nasljedna optička neuropatija), kod koje dolazi do brzog gubitka vida, ponekad u kombinaciji s srčane aritmije. Ova bolest nasljeđuje se majčinski, tj. Isključivo od majke, jer se djetetu prenosi samo njena mitohondrijska DNA, dok očeva ne.
