Conceito de Grupo Fosfato
Um grupo entre os mais comuns entre as moléculas orgânicas é o grupo fosfato. Este é formado por um anião trivalente (PO43-) constituído por um átomo de fósforo central e quatro átomos de oxigénio. O fosfato inorgânico, muitas vezes representado como Pi, é um ião estável formado a partir do ácido fosfórico, H3PO4.
Grupo Fosfato. Adaptado de http://www.chem.ucla.edu/~harding/IGOC/P/phosphate_group.html.
Funções do Grupo Fosfato
Os grupos fosfato são adicionados às proteínas através da ligação entre um fosfato e um grupo hidroxilo livre, formando ésteres de fosfato. A ligação covalente de um grupo fosfato a um ou mais aminoácidos da cadeia lateral de uma proteína é um método comum de regulação da função de uma proteína em células eucarióticas. A carga negativa do grupo fosfato atrai os aminoácidos de cadeia lateral positiva. Deste modo, a adição do grupo fosfato a uma proteína pode causar alterações significativas da sua conformação. Em consequência, isto pode afetar a ligação de determinados ligandos à superfície da proteína e modificar a atividade da mesma. Os grupos fosfato são também utilizados na regulação da expressão genética, nomeadamente através da sua ligação a proteínas regulatórias com o auxílio de uma cinase. A alteração das suas propriedades químicas devido à adição do grupo fosfato pode ativar determinada proteína regulatória, em resposta a um sinal do ambiente celular. Em oposição, a proteína regulatória pode ser desativada hidrolisando o grupo fosfato com o auxílio de uma fosfatase.
Se a adição do grupo fosfato a uma proteína pode impedir que ela seja reconhecida por outros ligandos, também pode acontecer que em outras proteínas o próprio grupo fosfato faça parte da estrutura que os sítios de ligação de certas proteínas reconhecem.
Para a síntese de DNA e RNA, todas as células necessitam de ATP. Esta molécula é produzida e consumida como um transportador de energia e grupos fosfato para diversas reações químicas nas células. O ATP é sintetizado numa reação energeticamente desfavorável, na qual um grupo fosfato é adicionado a uma molécula de ADP, numa reação denominada de fosforilação. Por outro lado, a energia libertada durante a hidrólise de ATP ao libertar o grupo fosfato – que é uma reação energeticamente favorável – é utilizada para permitir reações energeticamente desfavoráveis nas células. Na biossíntese de macromoléculas, como por exemplo proteínas, ácidos nucleicos e polissacáridos, isto é conseguido pela transferência do grupo fosfato formando intermediários fosforilados reativos.
Os grupos fosfatos fazem parte dos nucleótidos, que são os monómeros de uma cadeia de DNA ou RNA. A carga negativa do nucleótido é conferida pelo grupo fosfato. O grupo fosfato encontra-se ligado ao carbono 5’ ou ao carbono 5 do açúcar no nucleótido – desoxirribose ou ribose, respetivamente – e cada açúcar é ligado ao próximo através de um grupo fosfato, numa ligação denominada ligação fosfodiéster.
Os fosfolípidos, que constituem na sua maioria a membrana celular, possuem um grupo fosfato ligado ao glicerol, que é uma das características que lhes confere o caráter anfipático. O grupo fosfato permite também distinguir as moléculas NADPH e NADH, por lhes conferir uma forma ligeiramente diferente, permitindo que elas se liguem como substratos a diferentes enzimas e também utilizadas como transportadores de protões e eletrões.
References:
(2022) Illustrated Glossary of Organic Chemistry. Consultado em: junho 6, 2022 em http://www.chem.ucla.edu/~harding/IGOC/P/phosphate_group.html
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