Fosfatgrupperna

Fosfatgrupperna är funktionella enheter inom kemi och biokemi som består av en fosforatom omgiven av fyra syreatomer i en tetraedrisk konfiguration. Den generella formeln är PO4^3− i den deprotonerade formen, och fosfatgrupper kan bilda fosfatester (R−O−PO3) eller förekomma som fria eller delvis protonerade anjoner i lösning. Fosfatgrupper finns i många biomolekyler, inklusive fosfolipider, nukleotider och fosforylerade proteiner.

I vatten är fosfatgrupper starkt pH-beroende. Fosforsyra (H3PO4) kan deprotoneras i steg till H2PO4−, sedan HPO4^2− och slut PO4^3−. Typiska pKa-värden är cirka 2,1, 7,2 och 12,3, vilket innebär att vid fysiologiskt pH finns betydande mängder av både H2PO4− och HPO4^2−. Detta gör fosfatgrupper mycket upprätthållande i biologisk pH-buffering och i energitransfer.

Biologisk betydelse är bred. Fosfatgrupper ingår i nukleotider som ATP, ADP och GTP; ATP lagrar och frigör energi genom hydrolys. De bildar fosfodiesterbindningar i DNA- och RNA-skelett, och fosforylering av proteiner på serin-, treonin- eller tyrosinresidorer reglerar enzymaktivitet och signalvägar. Fosfatgrupper är också centrala i fosfolipidernas bakgrund och i olika medel som styr cellernas kommunikation.

Fosfatgrupper ingår i mineraler som hydroxyapatit, Ca5(PO4)3(OH), vilket utgör grunden för ben och tänder. De kan förekomma som polyfosfater i organismer och som esterbundna grupper i biomolekyler.

Miljömässigt är fosfat ett viktigt näringsämne, men överskott i vatten leder till eutrofiering. Huvudkällor är konstgödsel, rengöringsmedel och avloppsvatten. Åtgärder för att minska utsläpp inkluderar biologisk fosfatfällning, kemisk sedimentation och adsorptionstekniker i avloppsrening.