الفسفرة و كيف تعمل

الفسفرة و كيف تعمل

الفسفرة هي عملية كيميائية يتم فيها إضافة مجموعة الفوسفوريل (^–PO₃) إلى الجزيء العضوي. أما عملية إزالة مجموعة الفسفور فإنها  تعرف باسم إزالة الفسفرة. و تتم عمليتي الفسفرة وإزالة الفسفور بواسطة الإنزيمات (مثل ، الكينيز، الفوسفوترانسفراز). و تعتبر عملية الفسفرة مهمة في مجالات الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية لأنها تفاعل رئيسي في وظائف البروتين والإنزيم ، وأيض السكر ، وتخزين وإطلاق الطاقة.

 

أغراض الفسفرة

تلعب الفسفرة دورا تنظيميا حاسما في الخلايا و تشمل:

• مهمة لتحلل السكر
• تستخدم للتفاعل البروتين البروتين
• تستخدم في تفكك البروتين
• تعمل على تنظيم تثبيط الانزيم
• يحافظ على التوازن عن طريق تنظيم التفاعلات الكيميائية التي تتطلب الطاقة

 

أنواع الفسفرة

يمكن أن تخضع أنواع كثيرة من الجزيئات لعمنليتي الفسفرة و وإزالة الفسفرة. و هناك ثلاثة من أهم أنواع الفسفرة هي فسفرة الجلوكوز ، فسفرة البروتين ، الفسفرة المؤكسدة.

 

فسفرة الجلوكوز

غالبا ما يتم فسفرة الجلوكوز والسكريات الأخرى كخطوة أولى من عملية أيض السكريات. على سبيل المثال ، تتمثل الخطوة الأولى من تحلل سكر الغلوكوز اليميني إلى تحويله إلى D-glucose-6-phosphate ( جلوكوز يميني -6- فوسفات). فالجلوكوزهو جزيء صغير يتخلل الخلايا بسهولة. بينما تعمل الفسفرة على تكوين جزيء كبير لا يمكنه اختراق الخلايا و الأنسجة بسهولة. لذلك ،تعتبر الفسفرة أمر بالغ الأهمية لتنظيم تركيز الجلوكوز في الدم. كما أن تركيز الجلوكوز  يرتبط مباشرة بتكوين الجليكوجين ، و أيضا ترتبط عملية فسفرة الجلوكوز أيضًا بنمو القلب.

 

فسفرة البروتين

أول من عرف فسفرة البروتين  (الفسفيتين) هو العالم فيوبوس لبفيني من معهد روكفبلير للبحوث الطبية في عام 1906 ، ولكن لم يتم وصف الفسفرة الأنزيمية للبروتينات حتى الثلاثينيات.

تحدث فسفرة البروتين عند إضافة مجموعة الفسفوريل إلى الحمض الأميني ، و عادة ما يكون الحمض الأميني هو السيرين، على الرغم من حدوث الفسفرة أيضًا على ثريونين وتيروزين . و عملية الفسفرة هذه عبارة عن تفاعل الأسترة حيث تتفاعل مجموعة الفوسفات مع مجموعة الهيدروكسيل (-OH) في السلسلة جانبية للسيرين أو الثريونين أو التيروزين. و يعمل بروتين الإنزيم الكينيز بربط مجموعة الفوسفات بالحمض الأميني تساهميا. و تختلف الآلية الدقيقة إلى حد ما بين بدائيات النوى و حقيقيات النوى. و أفضل أشكال دراسة الفسفرة هي تعديلات ما بعد الترجمة (PTM) ، مما يعني أن البروتينات يتم فسفرتها بعد الترجمة من قالب RNA. و يتم تحفيز التفاعل العكسي أي إزالة الفسفرة ، بواسطة فسفاتاز البروتين.

مثال هام على الفسفرة البروتينية هو فسفرة هيستونيسات. في حقيقيات النوى ، يرتبط الحمض النووي مع بروتينات هيستون لتشكيل كروماتين. و تعمل فسفرة الهيستون بتغيير هيكل الكروماتين و تغير تفاعلاته بين البروتين والبروتين والحمض النووي. و عادة ، تحدث الفسفرة عند تلف الحمض النووي ، مما يفتح مساحة حول الحمض النووي المكسور حتى تتمكن آليات الإصلاح من أداء عملها.

بالإضافة إلى أهميتها في إصلاح الحمض النووي ، تلعب فسفرة البروتين دورًا رئيسيًا في عملية التمثيل الغذائي ومسارات الإشارات العصبية.

 

الفسفرة التأكسدية

الفسفرة التاكسدية تفسر كيف تقوم الخلية بتخزين وإطلاق الطاقة الكيميائية. ففي الخلية حقيقية النواة ، توجد التفاعلات داخل الميتوكوندريا. و تشمل الفسفرة التأكسدية من تفاعلات سلسلة نقل الإلكترون وتفاعلات التسمم الكيميائي. باختصار ، يمر تفاعل الأكسدة عبر الإلكترونات من البروتينات والجزيئات الأخرى على طول سلسلة نقل الإلكترون في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، محررةً الطاقة المستخدمة في صنع ثلاثي فوسفات الأدينوسين (ATP) في التحلل الكيميائي.

و في هذه العملية ، يوصل NADH و FADH2 الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون، و تنتقل الإلكترونات من طاقة أعلى إلى طاقة أقل أثناء تقدمها على طول السلسلة ، فتطلق الطاقة على طول المسار. يذهب جزء من هذه الطاقة إلى ضخ أيونات الهيدروجين (+H) لتشكيل التدرج الكهروكيميائي. في نهاية السلسلة ، يتم نقل الإلكترونات إلى الأكسجين ، الذي يرتبط مع +H لتكوين الماء. توفر أيونات +H الطاقة لمصنعات الـATP لتصنيع الـATP. عندما يتم إزالة الفسفرة من ATP ، فإن تكسير مجموعة الفوسفات يطلق الطاقة في شكل يمكن أن تستخدمه الخلية.

و الأدينوزين ليس هو القاعدة الوحيدة التي تخضع للفسفرة لتشكيل AMP و ADP و ATP. على سبيل المثال ، قد يشكل الجوانوسين أيضًا GMP و GDP و GTP.

 

الكشف عن الفسفرة

يمكن اكتشاف ما إذا كان الجزيء قد فسفر أم لا باستخدام الأجسام المضادة أو الرحلان الكهربائي أو الطيف الكتلي. ومع ذلك ، فإن تحديد وتوصيف مواقع الفسفرة أمر صعب. غالبًا ما يتم استخدام مرمزات العناصر المشعة ، بالتزامن مع الفلورة و الرحلان الكهربائي ، والمقايسات المناعية.

 

المصدر: https://www.thoughtco.com/phosphorylation-definition-4140732

مقالات قد تفيدك :