Fosforylacja
Przeczytaj także...
Pochodna (inaczej derywat) – związek chemiczny powstały przez zastąpienie jednego lub kilku atomów cząsteczki (najczęściej wodoru) grupą funkcyjną lub grupą innych atomów. Np. krezol (C6H4(CH3)OH) jest pochodną fenolu (C6H5OH), który z kolei jest pochodną benzenu (C6H6). Jednocześnie krezol jest pochodną toluenu (C6H5CH3), który także jest pochodną benzenu.Bezwodniki kwasowe – grupa związków chemicznych, które w wyniku praktycznej lub teoretycznej reakcji z wodą tworzą kwasy zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Formalnie bezwodnikiem kwasowym jest cząsteczka powstająca po usunięciu dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu z cząsteczki kwasu.
Sir Alexander Robert Todd (ur. 2 października 1907 w Glasgow, zm. 10 stycznia 1997 w Cambridge) – szkocki biochemik, laureat Nagrody Nobla z dziedziny chemii w roku 1957, przyznanej za badania nukleotydów i enzymów nukleotydowych. Wyjaśnił m.in. budowę witaminy B12.
Pochodna (inaczej derywat) – związek chemiczny powstały przez zastąpienie jednego lub kilku atomów cząsteczki (najczęściej wodoru) grupą funkcyjną lub grupą innych atomów. Np. krezol (C6H4(CH3)OH) jest pochodną fenolu (C6H5OH), który z kolei jest pochodną benzenu (C6H6). Jednocześnie krezol jest pochodną toluenu (C6H5CH3), który także jest pochodną benzenu.Bezwodniki kwasowe – grupa związków chemicznych, które w wyniku praktycznej lub teoretycznej reakcji z wodą tworzą kwasy zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Formalnie bezwodnikiem kwasowym jest cząsteczka powstająca po usunięciu dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu z cząsteczki kwasu.
Sir Alexander Robert Todd (ur. 2 października 1907 w Glasgow, zm. 10 stycznia 1997 w Cambridge) – szkocki biochemik, laureat Nagrody Nobla z dziedziny chemii w roku 1957, przyznanej za badania nukleotydów i enzymów nukleotydowych. Wyjaśnił m.in. budowę witaminy B12.
Fosforylacja – reakcja przyłączenia reszty fosforanowej do nukleofilowego atomu dowolnego związku chemicznego. Zazwyczaj fosforylowane są grupy hydroksylowe (estryfikacja alkoholi) lub aminowe (tworzenie amidów). Przeciwieństwem fosforylacji jest defosforylacja.
Chemia[edytuj kod]
W chemii do fosforylacji stosuje się aktywne pochodne kwasu fosforowego, np. chlorki i bezwodniki kwasowe (pirofosforany), azolidy lub tzw. estry aktywne (zawierające dobrą grupę opuszczającą, np. pentafluorofenylową). Inną strategią jest użycie nieaktywnego związku fosforowego w parze z tzw. czynnikiem kondensującym, aktywującym substrat fosforanowy in situ.
Defosforylacja jest procesem odwrotnym do fosforylacji, polegającym na odszczepieniu reszty fosforanowej od cząsteczki białka (a w ogólności każdego innego związku organicznego). Enzymami odpowiedzialnymi za ten proces są fosfatazy alkaliczne i kwasowe.Hydroliza – reakcja podwójnej wymiany (często odwracalna), która przebiega między wodą i rozpuszczoną w niej substancją. W jej wyniku powstają nowe związki chemiczne. Jest szczególnym przypadkiem liolizy (solwolizy). Często przebiega w obecności katalizatorów (kwasów lub zasad). Hydrolizę wykorzystuje się w przemyśle chemicznym (np. hydroliza wielocukrów na cukry proste lub hydroliza chlorobenzenu do fenolu).
Przykład – fosforylacja etanolu z użyciem tlenochlorku fosforu połączona z następczą hydrolizą pozostałych wiązań P−Cl w celu uzyskania fosforanu etylu:
CH3CH2OH + P(O)Cl3 → CH3CH2O−P(O)Cl2 + HCl
CH3CH2O−P(O)Cl2 + 2H2O → CH3CH2O−PO3H2 + 2HCl
Biochemia[edytuj kod]
Proces przyłączenia reszty kwasu fosforowego do określonych związków chemicznych zachodzi w organizmach żywych. Jest katalizowany przez enzymy zwane kinazami, które transportują reszty kwasowe na białka, nukleozydy i nukleotydy, cukry, lipidy i in.
Alkohole – związki organiczne zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych połączonych z atomem węgla w hybrydyzacji sp.Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.
Szczególnymi przypadkami fosforylacji są reakcje powstawania wysokoenergetycznych cząsteczek ATP, które mogą zachodzić na różnych drogach (np. fosforylacja oksydacyjna, fosforylacja substratowa lub fosforylacja fotosyntetyczna).
Przypisy[edytuj kod]
- F. R. Atherton, H. T. Openshaw, A. R. Todd. Studies on Phosphorylation. 1. Dibenzyl Chlorophosphonate As A Phosphorylating Agent. „J.Chem.Soc.”, s. 382–385, 1945. DOI: 10.1039/JR9450000382.
- R. Strömberg, J. Stawiński. Iodine and Iodine Catalysed Phosphorylation of Nucleosides by Phosphorodiester Derivatives. „Nucleosides Nucleotides”. 6 (5), s. 815–820, 1987. DOI: 10.1080/15257778708073428.
- A. Kraszewski, J. Stawiński. Phosphoryl tris-triazole – a new phosphorylating reagent. „Tetrahedron Lett.”. 21 (30), s. 2935–2936, 1980. DOI: 10.1016/S0040-4039(00)78649-7.
- B. M. Dahl, K. Bjergarde, J. Nielsen, O. Dahl. Deoxynucleoside phosphorodithioates. Preparation by a triester method. „Tetrahedron Lett.”. 31 (24), s. 3489–3492, 1990. DOI: 10.1016/S0040-4039(00)97430-6.
- C. A. Dekker, H. G. Khorana. Carbodiimides. VI. the Reaction of Dicyclohexylcarbodiimide with Yeast Adenylic Acid – A New Method for the Preparation of Monoesters of Ribonucleoside 2'-Phosphate and 3'-Phosphates. „J.Am.Chem.Soc.”. 76 (13), s. 3522–3527, 1954. DOI: 10.1021/ja01642a049.
In situ – łaciński zwrot oznaczający w dosłownym tłumaczeniu w miejscu mający różne znaczenia zależnie od kontekstu.Chlorki kwasowe – grupa związków chemicznych będących pochodnymi kwasów, w których grupa -OH zastąpiona została przez -Cl.
Warto wiedzieć że... beta
Adenozyno-5′-trifosforan (adenozynotrójfosforan, ATP) – organiczny związek chemiczny, nukleotyd adeninowy zbudowany z grupy trójfosforanowej przyłączonej w pozycji 5′ cząsteczki adenozyny, tworząc bezwodnik kwasu fosforowego. Odgrywa on ważną rolę w biologii komórki jako wielofunkcyjny koenzym i molekularna jednostka w wewnątrzkomórkowym transporcie energii. Stanowi nośnik energii chemicznej, używanej w metabolizmie komórki. Powstaje jako magazyn energii w procesach fotosyntezy i oddychania komórkowego. Zużywają go liczne enzymy, a zgromadzona w nim energia służy do przeprowadzania różnorodnych procesów, jak biosyntezy, ruchu i podziału komórki. Tworzy się z adenozyno-5′-difosforanu, a przekazując swą energię dalej, powraca do formy ADP lub adenozyno-5′-monofosforanu (AMP). Cykl ten zachodzi bezustannie w organizmach żywych. Człowiek każdego dnia przekształca ilość ATP porównywalną z masą swego ciała.
Estryfikacja – reakcja chemiczna, w wyniku której powstają estry. Najczęściej zachodzi ona pomiędzy kwasami (głównie karboksylowymi) i alkoholami (szerzej: związkami zawierającymi grupę hydroksylową), niemniej możliwe i często stosowane są inne metody syntezy estrów np. z bezwodników czy chlorków kwasowych.
Enzymy – wielkocząsteczkowe, w większości białkowe, katalizatory przyspieszające specyficzne reakcje chemiczne poprzez obniżenie ich energii aktywacji.
Trichlorek fosforylu (tlenochlorek fosforu(V)), POCl3 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków kwasowych, zawierający grupę fosforylową P=O oraz trzy atomy chloru przyłączone do atomu fosforu.
Fosforylacja substratowa – reakcja chemiczna, która ma miejsce, gdy reszta fosforanowa zostanie przeniesiona ze związku ufosforylowanego – substratu – bezpośrednio na ADP przez enzymy, najczęściej z grupy kinaz. Ten sposób wytwarzania ATP nie wymaga udziału tlenu i zachodzi np. w glikolizie oraz cyklu Krebsa. Ten sposób wytwarzania ATP jest ewolucyjnie najstarszy, jednak ilość związków, które mogą wejść w reakcję fosforylacji substratowej jest ograniczona. Fosforylacja ta pozwala, np. mięśniom szkieletowym funkcjonować sprawnie podczas dużego wysiłku fizycznego przy niedostatecznym dopływie tlenu.
Nukleozydy − organiczne związki chemiczne, glikozoaminy zbudowane z zasady azotowej połączonej wiązaniem β-N-glikozydowym z pentozami (rybozą, deoksyrybozą lub rybitolem).
Nukleofil – cząsteczka lub grupa, w której występuje nadmiar elektronów i w odpowiednich warunkach może być ich donorem.