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 الفسـفرة. و تتم عمليتي الفسـفرة وإزالة الفسفور بواسطة الإنزيمات (مثل ، الكينيز، الفوسفوترانسفراز). و تعتبر عملية الفسـفرة مهمة في مجالات الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية لأنها تفاعل رئيسي في وظائف البروتيـن والإنزيم ، وأيض السكر ، وتخزين وإطلاق الطاقة.

 

أغراض الفسفرة

تلعب الفسـفرة دورا تنظيميا حاسما في الخلايا و تشمل:

• مهمة لتحلل السكر
• تستخدم للتفاعل البروتيـن البروتيـن
• تستخدم في تفكك البروتيـن
• 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 الفسـفرة و وإزالة الفسـفرة. و هناك ثلاثة من أهم أنواع الفسـفرة هي فسـفرة الجلوكـوز ، فسـفرة البروتيـن ، الفسـفرة المؤكسدة.

 

فسـفرة الجلوكـوز

غالبا ما يتم فسـفرة الجلوكـوز 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 ( جلوكـوز يميني -6- فوسفات). فالجلوكـوز هو جزيء صغير يتخلل الخلايا بسهولة. بينما تعمل الفسـفرة على تكوين جزيء كبير لا يمكنه اختراق الخلايا و الأنسجة بسهولة. لذلك ،تعتبر الفسـفرة أمر بالغ الأهمية لتنظيم تركيز الجلوكـوز في الدم. كما أن تركيز الجلوكـوز  يرتبط مباشرة بتكوين الجليكوجين ، و أيضا ترتبط عملية فسـفرة الجلوكـوز أيضًا بنمو القلب.

 

فسفرة البروتيـن

أول من عرف فسـفرة البروتيـن  (الفسفيتين) هو العالم فيوبوس لبفيني من معهد روكفبلير للبحوث الطبية في عام 1906 ، ولكن لم يتم وصف الفسـفرة الأنزيمية للبروتيـنات حتى الثلاثينيات.

تحدث فسفرة البروتيـن عند إضافة مجموعة الفسفوريل إلى الحمض الأميني ، و عادة ما يكون الحمض الأميني هو السيرين، على الرغم من حدوث الفسـفرة أيضًا على ثريونين وتيروزين . و عملية الفسـفرة هذه عبارة عن تفاعل الأسترة حيث تتفاعل مجموعة الفوسفات مع مجموعة الهيدروكسيل (-OH) في السلسلة جانبية للسيرين أو الثريونين أو التيروزين. و يعمل بروتيـن 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 الفسـفرة هي تعديلات ما بعد الترجمة (PTM) ، مما يعني أن البروتيـنات يتم فسفرتها بعد الترجمة من قالب RNA. و يتم تحفيز التفاعل العكسي أي إزالة الفسفرة ، بواسطة فسفاتاز البروتيـن.

مثال هام على الفسفرة البروتيـنية هو فسفرة هيستونيسات. في حقيقيات النوى ، يرتبط الحمض النووي مع بروتيـنات هيستون لتشكيل كروماتين. و تعمل فسـفرة الهيستون بتغيير هيكل الكروماتين و تغير تفاعلاته بين البروتيـن والبروتيـن 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 البروتيـن 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 البروتيـنات 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.

 

 

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :

 

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

مقالات قد تفيدك :