9: Reacciones de transferencia de fosfato
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Este capítulo trata sobre la química de los fosfatos, un grupo funcional ubicuo en biomoléculas que se basa en el ácido fosfórico.
- 9.1: Preludio a las reacciones de transferencia de fosfato
- Este capítulo trata sobre la química de los fosfatos, un grupo funcional ubicuo en biomoléculas que se basa en el ácido fosfórico.
- 9.2: Descripción general de los grupos fosfato
- El fosfato está en todas partes en bioquímica. Como se nos recordó en la introducción a este capítulo, nuestro ADN está ligado por fosfato. La función de muchas proteínas está regulada - encendida y apagada - por enzimas que unen o eliminan un grupo fosfato de las cadenas laterales de residuos de serina, treonina o tirosina.
- 9.3: Reacciones de transferencia de fosfato - Una visión general
- En una reacción de transferencia de fosfato, un grupo fosfato se transfiere de una molécula donadora del grupo fosfato a una molécula aceptora del grupo fosfato. Un aspecto muy importante de las reacciones biológicas de transferencia de fosfato es que la electrofilicidad del átomo de fósforo suele ser potenciada por el efecto ácido de Lewis (aceptor de electrones) de uno o más iones de magnesio.
- 9.4: ATP, el principal donante del grupo fosfato
- Hasta el momento hemos sido muy generales en nuestra discusión sobre las reacciones de transferencia de fosfato, refiriéndose únicamente a especies genéricas 'donadoras' y 'aceptoras'. Es momento de ponernos más específicos. El donante más importante de grupos fosfato en la célula es una molécula llamada adenosina trifosfato, comúnmente conocida por su abreviatura ATP.
- 9.5: Fosforilación de Alcoholes
- Una amplia familia de enzimas llamadas quinasas catalizan la transferencia de un grupo fosfato de TP a un aceptor de alcohol. Mecanísticamente, el oxígeno del alcohol actúa como nucleófilo, atacando el g-fósforo electrófilo del TP y expulsando ADP.
- 9.6: Fosforilación de carboxilatos
- Hasta ahora hemos visto oxígenos de hidroxilo y oxígenos de fosfato actuando como grupos aceptores nucleofílicos en reacciones de transferencia de fosfato dependientes de ATP. Los oxígenos carboxilato también pueden aceptar grupos fosfato de ATP. Esto suele ocurrir de dos maneras diferentes.
- 9.7: Hidrólisis de Fosfatos Orgánicos
- Mientras que las enzimas cinasas catalizan la fosforilación de compuestos orgánicos, las enzimas llamadas fosfatasas catalizan las reacciones de desfosforilación.
- 9.8: Diésteres de Fosfato en ADN y ARN
- Los diésteres de fosfato juegan un papel absolutamente crítico en la naturaleza: son la 'cinta' molecular que conecta los nucleótidos individuales en ADN y ARN a través de una cadena principal de azúcar-fosfato.
- 9.9: La Química Orgánica de la Ingeniería Genética
- Muchas enzimas que catalizan reacciones que involucran los enlaces fosfato diéster del ADN han sido aprovechadas para su uso en ingeniería genética, técnicas en las que copiamos, cortamos y empalmamos ADN para crear versiones personalizadas de genes. Las herramientas de la ingeniería genética se han vuelto indispensables y comunes en la última década, y la mayoría de los investigadores que trabajan en el lado biológico de la química las utilizan ampliamente.
- 9.10: RMN de compuestos fosforilados
- Debido a que tantas moléculas biológicas contienen grupos fosforilo, vale la pena observar cómo los científicos utilizan la RMN para determinar la estructura de estas moléculas. Recordemos de la sección 5.1 que el 31P, el isótopo de fósforo más abundante, es activo por RMN: se puede observar directamente por 31P−NMR, e indirectamente observado en 1H-RMN y 13C-RMN a través de sus interacciones de espín-acoplamiento con protones y carbonos vecinos, respectivamente.