Polifosfato, Estructura y Formación, Propiedades de complejos ácido-base y, El enlace de fosfato "alta energía", altos polifosfatos inorgánicos poliméricos

Trifosfatos son sales o ésteres de oxianiones poliméricos formados a partir de unidades estructurales PO4 tetraédricos unidos entre sí mediante el intercambio de átomos de oxígeno. Cuando se comparten dos esquinas del polifosfato puede tener una estructura de cadena lineal o una estructura de anillo cíclico. En biología, los ésteres de polifosfato AMP, ADP y ATP están involucrados en la transferencia de energía. Una variedad de polifosfatos encontrar aplicación en el secuestro de mineral en las aguas municipales, siendo por lo general presente en la 1 a 5 pm. GTP, CTP, y UTP también son nucleótidos importantes en la síntesis de proteínas, síntesis de lípidos y metabolismo de los carbohidratos, respectivamente.

Estructura y Formación

  • Estructura del ácido triphosphoric

  • El ácido polifosfórico

  • Trimetafosfato cíclica

  • Difosfato de adenosina

La estructura del ácido tripolifosfórico ilustra los principios que definen las estructuras de polifosfatos. Se compone de tres unidades tetraédricas PO4 unidos entre sí mediante el intercambio de átomos de oxígeno. Estructuralmente, los tetraedros exterior comparten un vértice con el tetraedro central; las acciones centrales tetraedro dos esquinas con la otra tetraedros. Los fosfatos correspondientes están relacionados con los ácidos por la pérdida de los protones ácidos. En el caso del trímero cíclico cada uno comparte tetraedro dos vértices con tetraedros adyacentes.

Intercambio de tres esquinas es posible como en los filosilicatos hoja-estructura, pero tales estructuras se producen sólo bajo condiciones extremas. Intercambio de tres esquina también se produce en pentóxido de fósforo, P4O10, que tiene una estructura de 3 dimensiones.

Químicamente, la reacción de polimerización puede ser visto como una reacción de condensación. El proceso comienza con dos unidades de fosfato que se unen.

 PO43-2 2 H P2O74- H2O

Se muestra como una reacción de equilibrio, ya que puede ir en la dirección inversa, cuando se conoce como una reacción de hidrólisis debido a una molécula de agua se divide. El proceso puede continuar en los pasos; en cada paso se añade otra unidad PO3 a la cadena, como se indica por la parte entre corchetes en la ilustración de ácido polifosfórico. P3O10 puede ser visto como el producto final de reacciones de condensación, donde cada tetraedro comparte tres esquinas con los otros. Por el contrario, una mezcla compleja de polímeros se produce cuando se añade una pequeña cantidad de agua para pentóxido de fósforo.

Propiedades de complejos ácido-base y

Los polifosfatos son bases débiles. Un par de electrones en un átomo de oxígeno puede ser donado a un ion de hidrógeno o un ion metálico en una interacción ácido-base-Lewis Lewis típico. Esto tiene un profundo significado en la biología. Por ejemplo, trifosfato de adenosina es de aproximadamente 25% protonado en solución acuosa a pH 7.

 ATP4- H ATPH3-, pKa 6,6

Además protonación se produce a valores de pH más bajos.

ATP forma complejos de quelatos con iones metálicos. La constante de equilibrio para la estabilidad

 ATP4- Mg2 MgATP2-, ingrese 4

es particularmente grande. La formación del complejo de magnesio es un elemento crítico en el proceso de la hidrólisis de ATP, ya que debilita el enlace entre el grupo fosfato terminal y el resto de la molécula.

El enlace de fosfato "alta energía"

La energía liberada en la hidrólisis de ATP,

 ATP4- H2O? ADP3- Pi-

en Delta G -36,8 kJ mol-1 es grande para los estándares biológicos. Pi es sinónimo de fosfato inorgánico, que está protonado a pH biológico. Sin embargo, no es grande para los estándares inorgánicos. El término "alta energía" se refiere al hecho de que es alta en relación con la cantidad de energía liberada en las reacciones químicas orgánicas que pueden ocurrir en los sistemas vivos.

altos polifosfatos inorgánicos poliméricos

altos polifosfatos inorgánicos poliméricos se encuentran en los organismos vivos de L. Liberman en 1890. Estos compuestos son polímeros lineales que contienen unos pocos a varios cientos de residuos de ortofosfato unidos por enlaces fosfoanhídrido ricos en energía.

Anteriormente, se ha considerado ya sea como "fósil molecular" o como sólo un fósforo y fuente de energía que proporciona la supervivencia de los microorganismos en condiciones extremas. Estos compuestos se ahora se sabe que también tienen funciones de regulación y que se produzca en los representantes de todos los reinos de los seres vivos, participando en la corrección y el control en ambos niveles genéticos y enzimáticos metabólico. Polifosfato está directamente involucrado en la conmutación-sobre el programa de característica genética de la etapa de crecimiento exponencial de las bacterias para el programa de la supervivencia celular en condiciones estacionarias, "una vida en la línea lento". Participan en muchos mecanismos de regulación que se producen en las bacterias:

  • Participan en la inducción de la rpoS, una subunidad de ARN-polimerasa que es responsable de la expresión de un gran grupo de genes implicados en ajustes a la fase de crecimiento estacionario y muchos agentes estresantes.
  • Son importantes para la motilidad celular, la formación de biopelículas y la virulencia.
  • Los polifosfatos y exopolyphosphatases participan en la regulación de los niveles del factor de respuesta estrictas, guanosina 5'-difosfato de 3'-difosfato, un segundo mensajero en las células bacterianas.
  • Los polifosfatos participan en la formación de canales a través de las membranas de las células vivas. Los canales formados por encima de polifosfato y poli-b-hidroxibutirato con Ca2 están involucrados en los procesos de transporte en una variedad de organismos.
  • Una función importante de polifosfato en microorganismos de procariotas y los eucariotas inferiores-es para manejar las condiciones ambientales cambiantes proporcionando fosfato y reservas de energía. Los polifosfatos están presentes en las células animales, y hay muchos datos sobre su participación en los procesos de regulación durante el desarrollo y la proliferación celular y la diferenciación, especialmente en los tejidos óseos y el cerebro.

En los seres humanos se muestran polifosfatos a desempeñar un papel clave en la coagulación de la sangre. Producidos y liberados por plateletsthey activar el Factor XII que es esencial para la formación de coágulo de sangre. Además polifosfatos derivados de las plaquetas activan factor de coagulación de la sangre XII que inicia la formación de fibrina y la generación de un mediador proinflamatorio, bradiquinina que contribuye a la fuga de los vasos sanguíneos y la trombosis.

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