الرئيسية » الموسوعة الكيميائية » الفسفرة و كيف تعمل

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 :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية لوحة (بوستر) كيمياء الشاي لوحة (بوستر) كيمياء الشوكولاته لوحة (بوستر …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.