Fosforilinimas yra pagrindinis biochemijos procesas, vykstantis ne tik žmogaus organizme, bet ir visuose gyvuose organizmuose, kurių branduolys ir bakterijos. Tai nepakeičiamas viduląstelinio signalo perdavimo komponentas ir svarbus būdas kontroliuoti ląstelių elgesį. Daugiausia komponentai baltymai yra fosforilinti, bet kiti molekulės tokie kaip cukrūs, taip pat gali būti substratai. Cheminiu stebėjimo lygiu fosforilinimas baltymai rezultatas a fosforo rūgštis esteris obligacijos.
Kas yra fosforilinimas?
Fosforilinimas yra pagrindinis žmogaus organizme vykstantis biochemijos procesas. Fosforilinimas suteikia ląstelei energijos. Terminas fosforilinimas reiškia fosfatas grupės į ekologišką molekulės - paprastai aminorūgščių liekanos sudaryti baltymai. Fosfatai turi tetraedrinę struktūrą, susidedantį iš centrinio atomo fosforo ir keturi aplinkiniai kovalentiškai surišti deguonis atomai. Fosfatas grupės turi dvigubą neigiamą krūvį. Jų perkėlimas į organinę molekulę vyksta per specifinius fermentai (enzimai), vadinamosios kinazės. Vartodami energiją, jie dažniausiai suriša fosfatas liekana iki baltymo hidroksi grupės, sudarant a fosforo rūgštis esteris. Tačiau šis procesas yra grįžtamasis, ty tam tikru atveju jis gali būti pakeistas fermentai (enzimai). Toks fermentai (enzimai), kurie atskiria fosfato geuppeną, paprastai vadinami fosfatazėmis. Tiek kinazės, tiek fosfatazės reiškia atskirą fermentų klasę, kurią galima toliau skirstyti į poklasius pagal įvairius kriterijus, tokius kaip substrato pobūdis ar aktyvacijos mechanizmas.
Funkcija ir užduotis
Esminė fosfatų, ypač polifosfatų, svarba organizme yra energijos tiekimas. Ryškiausias pavyzdys yra ATP (adenozino trifosfatas), kuris laikomas pagrindiniu energijos perdavėju organizme. Todėl energijos kaupimas žmogaus organizme dažniausiai reiškia ATP sintezę. Norėdami tai padaryti, fosfato liekana turi būti perkelta į ADP molekulę (adenozino difosfatas) taip, kad jo fosfato grupių grandinė, sujungta fosforo anhidrido jungtimis, būtų išplėsta. Gauta molekulė vadinama ATP (adenozino trifosfatas). Tokiu būdu sukaupta energija gaunama atnaujinus ryšį, paliekant ADP. Taip pat galimas kito fosfato skilimas, susidarant AMP (adenozino monofosfatas). Kiekvienas fosfato skilimas ląstelei suteikia daugiau kaip 30 kJ vienam moliui. Cukrus taip pat fosforilinamas vykstant žmogaus angliavandenių apykaitai dėl energijos priežasčių. Glikolizė taip pat vadinama „surinkimo faze“ ir „padidinimo faze“, nes fosforo grupių pavidalo energija pirmiausia turi būti investuota į pradines medžiagas, kad vėliau gautų ATP. Papildomai, gliukozė, pavyzdžiui, kaip gliukozės-6-fosfatas, nebegali netrukdomai difunduoti per ląstelės membrana ir taip yra užfiksuotas ląstelės viduje, kur ji reikalinga tolesniems svarbiems medžiagų apykaitos etapams. Be to, fosforilinimas ir jų pakitimo reakcijos kartu su alosteriniu ir konkurenciniu slopinimu yra esminiai ląstelių aktyvumo reguliavimo mechanizmai. Šiame procese baltymai dažniausiai fosforilinami arba defosforilinami. The amino rūgštys dažniausiai modifikuojami serinas, treoninas ir tirozinas, kurių yra baltymuose, o serinas dalyvauja didžiojoje fosforilinimo dalyje. Baltymai, turintys fermentinį aktyvumą, gali abu procesai vadovauti iki aktyvacijos ar inaktyvacijos, priklausomai nuo molekulės struktūros. Arba taip pat gali (de) fosforilinti perduodant arba ištraukiant dvigubą neigiamą krūvį vadovauti į baltymo konformacijos pokytį taip, kad tam tikras kitas molekulės gali prisijungti prie paveiktų baltymų domenų arba tiesiog ne. Šio mechanizmo pavyzdys yra su G baltymu susietų receptorių klasė. Abu mechanizmai vaidina svarbų vaidmenį perduodant signalą ląstelėje ir reguliuojant ląstelių metabolizmą. Jie gali tiesiogiai paveikti ląstelės elgesį per fermentų aktyvumą arba netiesiogiai, pakeisdami DNR transkripciją ir transliaciją.
Ligos ir negalavimai
Kad ir kokios universalios ir pagrindinės yra fosforilinimo funkcijos, pasekmės, kai pažeidžiamas šis reakcijos mechanizmas, yra įvairios. Fosforilinimo defektas arba slopinimas, kurį paprastai sukelia baltymų kinazių trūkumas arba jų trūkumas, gali vadovauti medžiagų apykaitos ligoms, nervų sistema ir raumenys, arba atskirų organų pažeidimai. Pirma, dažnai pažeidžiamos nervų ir raumenų ląstelės, kurios pasireiškia neurologiniais simptomais ir raumenų silpnumu. Nedideliu mastu kai kuriuos kinazių ar fosfatazių sutrikimus organizmas gali kompensuoti, nes kai kuriais atvejais signalui perduoti yra keli būdai, todėl signalo grandinėje galima apeiti „trūkumų vietą“. Tada, pavyzdžiui, defektą pakeičia kitas baltymas. Kita vertus, sumažėjusį fermentų efektyvumą galima kompensuoti paprasčiausiai gaminant daugiau. Tiek vidiniai, tiek išoriniai toksinai, taip pat genetinės mutacijos yra galimos kinazių ir fosfatazių trūkumo ar netinkamo veikimo priežastys. Jei tokia mutacija vyksta DNR mitochondrijos, yra neigiamas poveikis oksidacinei fosforilinimui ir tokiu būdu ATP sintezei, pagrindinei šių ląstelių organelių užduočiai. Viena iš tokių mitochondrijų ligų yra LHON (paveldima Leberio regos neuropatija), kai greitai prarandama rega, kartais kartu su širdies aritmijos. Ši liga paveldima motiniškai, ty išimtinai iš motinos, nes vaikui perduodama tik jos mitochondrijų DNR, o tėvo - ne.
