fosfaattiryhmälle

Fosfaattiryhmä on kemiallinen funktionaalinen ryhmä, jonka keskeinen rakenne koostuu fosforista ja neljästä oksygeniatomista. Yleisessä muodossaan ryhmä esiintyy ionimuodossa PO4^3−, mutta protonoituneina muotoina siihen liittyvät HPO4^2− ja H2PO4−. Fosforin ympärillä on tetraedraalinen geometria, jossa yksi P=O-sidos ja kolme P–O-sidettä muodostavat rakenteen. Fosfaattiryhmä voi esiintyä sekä epäorgaanisissa että orgaanisissa yhdisteissä, esimerkiksi fosfaattiesterien muodossa, joissa P–O–R-sidokset yhdistävät fosforin alkoholi- tai fenoliryhmiin.

Protonoituminen ja muodot: Fosfaattiryhmällä on kolme ionisoituvaa muotoa: PO4^3−, HPO4^2− ja H2PO4−. Näiden pKa-arvot ovat noin 2,1; 7,2 ja 12,3, joten fysiologisessa pH-alueessa ryhmä esiintyy suurimmaksi osaksi HPO4^2− ja H2PO4− -muotoja. Monifosfaatteja syntyy kondensaatiolla: pyrofosfaatti P2O7^4− ja tripolyfosfaatti P3O10^5−.

Biologinen merkitys: Fosfaattiryhmät ovat keskeisiä energian siirrossa ja signaalissa. ATP ja GTP ovat fosforyylimuodossa, ja niiden väliset reaktiot vapauttavat tai varastoivat energiaa. Fosforylaatio on säätelevä mekanismi entsyymeissä ja solun signaalireiteissä. Fosfaattiryhmät muodostavat DNA:n ja RNA:n fosfodiesteripolun, jolloin ne mahdollistavat perinnöllisen materiaalin rakenteen ja funktion. Fosfaattiryhmät ovat myös tärkeitä rakenteellisia komponentteja fosfolipidien kalvolla sekä mineraaleissa kuten hydroksyapatiitissa.

Sovellukset ja reaktiot: Fosfaatti-esterit syntyvät esteröitymällä, ja niitä hydrolysoidaan usein fosfataasientsyymien vaikutuksesta. Fosfaattien ominaisuudet kuten negatiivinen varaus ja vakaus antavat niille suuria käyttöalueita lannoitteissa, DNA-tutkimuksen säätelyssä ja teollisissa prosesseissa. Luonnossa fosfaatti esiintyy yleisesti mineraaleina, kuten apatiteissa Ca5(PO4)3(F, OH, Cl), sekä biologisissa molekyyleissä.