Fosforilasi adalah proses asas biokimia yang berlaku bukan sahaja pada organisma manusia tetapi pada semua organisma hidup dengan inti dan bakteria. Ini adalah komponen yang sangat diperlukan dalam transduksi isyarat intraselular dan cara penting untuk mengawal tingkah laku sel. Sebilangan besar, komponen protein difosforilasi, tetapi lain-lain molekul seperti gula juga boleh berfungsi sebagai substrat. Pada tahap pemerhatian kimia, fosforilasi protein hasil dalam a asid fosforik ester bon.
Apakah fosforilasi?
Fosforilasi adalah proses asas biokimia yang berlaku pada organisma manusia. Fosforilasi membekalkan tenaga kepada sel. Istilah fosforilasi merujuk kepada pemindahan fosfat kumpulan ke organik molekul - biasanya sisa asid amino itu membentuk protein. Fosfat mempunyai struktur tetrahedral yang terdiri daripada atom pusat fosforus dan empat di sekitarnya terikat secara kovalen oksigen atom. fosfat kumpulan mempunyai cas negatif berganda. Pemindahan mereka ke molekul organik berlaku melalui spesifik enzim, yang disebut kinase. Menggunakan tenaga, ini biasanya mengikat fosfat residu kepada kumpulan hidroksi protein, membentuk a asid fosforik ester. Walau bagaimanapun, proses ini dapat diterbalikkan, iaitu dapat dibalikkan, sekali lagi dengan pasti enzim. Seperti enzim, yang melepaskan geuppen fosfat, umumnya disebut sebagai fosfatase. Kedua-dua kinase dan fosfatase masing-masing mewakili kelas enzim yang berbeza yang dapat dibagi lagi menjadi subkelas mengikut pelbagai kriteria, seperti sifat substrat atau mekanisme pengaktifan.
Fungsi dan tugas
Kepentingan fosfat, terutamanya polifosfat, dalam organisma adalah penyediaan tenaga. Contoh yang paling ketara ialah ATP (trifosfat trifosfat), yang dianggap sebagai pemancar tenaga utama dalam badan. Oleh itu, simpanan tenaga dalam organisma manusia biasanya bermaksud sintesis ATP. Untuk melakukan ini, residu fosfat mesti dipindahkan ke molekul ADP (trifosfat difosfat) supaya rangkaian kumpulan fosfatnya yang dihubungkan oleh ikatan fosforik anhidrida diperluas. Molekul yang dihasilkan dipanggil ATP (trifosfat trifosfat). Tenaga yang tersimpan dengan cara ini diperoleh dari perpecahan ikatan yang diperbaharui, meninggalkan ADP. Pembelahan fosfat lain juga mungkin, membentuk AMP (adenosin monofosfat). Setiap pembelahan fosfat menjadikan lebih daripada 30 kJ per mol tersedia untuk sel. Gula juga difosforilasi semasa metabolisme karbohidrat manusia kerana alasan tenaga. Glikolisis juga disebut sebagai "fasa pengumpulan" dan "fasa penguatan" kerana tenaga dalam bentuk kumpulan fosfat mesti pertama kali dilaburkan dalam bahan awal untuk keuntungan ATP berikutnya. Sebagai tambahan, glukosa, misalnya, sebagai glukosa-6-fosfat, tidak lagi dapat meresap tanpa halangan melalui membran sel dan dengan demikian terpasang di dalam sel, di mana ia diperlukan untuk langkah metabolik penting yang lebih jauh. Sebagai tambahan, fosforilasi dan reaksi pembalikannya, bersama dengan perencatan alosterik dan persaingan, mewakili mekanisme penting untuk mengatur aktiviti sel. Dalam proses ini, protein kebanyakannya difosforilasi atau disfosforilasi. The asid amino yang paling sering diubah suai adalah serine, threonine, dan tyrosine, yang terdapat dalam protein, dengan serine terlibat dalam sebilangan besar fosforilasi. Untuk protein dengan aktiviti enzim, kedua-dua proses boleh membawa kepada pengaktifan atau ketidakaktifan, bergantung pada struktur molekul. Sebagai alternatif, (de) fosforilasi dengan memindahkan atau menarik balik cas negatif berganda juga boleh membawa kepada perubahan konformasi protein seperti yang lain molekul boleh mengikat domain protein yang terjejas atau tidak. Contoh mekanisme ini ialah kelas reseptor berpasangan protein G. Kedua-dua mekanisme memainkan peranan penting dalam transduksi isyarat dalam sel dan dalam pengaturan metabolisme sel. Mereka dapat mempengaruhi tingkah laku sel baik secara langsung melalui aktiviti enzim atau secara tidak langsung, melalui transkripsi dan terjemahan DNA yang diubah.
Penyakit dan penyakit
Sama universal dan mendasar seperti fungsi fosforilasi, akibatnya apabila mekanisme reaksi ini terganggu berlipat ganda. Kecacatan atau penghambatan fosforilasi, biasanya dipicu oleh kekurangan protein kinase atau kecacatannya, boleh membawa kepada penyakit metabolik, penyakit sistem saraf dan otot, atau kerosakan organ individu, antara lain. Pertama, sel saraf dan otot sering terjejas, yang menampakkan diri dalam gejala neurologi dan kelemahan otot. Pada skala kecil, beberapa gangguan kinase atau fosfatase dapat dikompensasi oleh tubuh, kerana dalam beberapa kes terdapat beberapa jalur yang tersedia untuk pengiriman isyarat dan dengan demikian "lokasi yang cacat" dalam rantai isyarat dapat dilewati. Contohnya, protein lain menggantikan protein yang rosak. Berkurangnya kecekapan enzim, sebaliknya, dapat dikompensasi dengan hanya menghasilkan lebih banyak. Toksin dalaman dan luaran serta mutasi genetik adalah kemungkinan penyebab kekurangan atau kerosakan fungsi kinase dan fosfatase. Sekiranya mutasi seperti itu berlaku dalam DNA mitokondria, terdapat kesan negatif terhadap fosforilasi oksidatif dan oleh itu sintesis ATP, tugas utama organel sel ini. Salah satu penyakit mitokondria seperti itu adalah LHON (neuropati optik keturunan Leber), di mana terdapat kehilangan penglihatan yang cepat, kadang-kadang digabungkan dengan aritmia jantung. Penyakit ini diwarisi secara ibu, iaitu, secara eksklusif dari ibu, kerana hanya DNA mitokondria yang diturunkan kepada anak, sedangkan ayahnya tidak.
