結構生物化學/有機化學/有機官能團/磷酸鹽

磷酸基團由一個磷原子與四個氧原子鍵合而成。它通常帶電荷,並透過其中一個氧原子連線到碳骨架上。含有磷酸基團的化合物被稱為有機磷酸鹽,它們經常參與能量轉移反應。磷酸鹽也可以在DNA的骨架中形成磷酸二酯鍵(兩個具有共同磷醯基的酯)。磷酸鹽的負電荷是DNA骨架位於外部的原因之一。一個很好的能量轉移例子是能量化合物ATP(腺苷三磷酸)中發現的三磷酸基團。
蛋白質的磷酸化對於幾個原因很重要。磷酸鹽帶負二電荷,這對於破壞或形成改變蛋白質結構和功能的靜電相互作用很重要。磷酸鹽還能形成三個氫鍵。磷酸化的自由能很大,可以改變構象狀態之間的平衡。磷酸化也可以很快或很慢地發生,使其在滿足機體的需求方面非常靈活和通用。磷酸化還會產生高度放大的影響,其中數百種目標蛋白質在短時間內被一個啟用的激酶磷酸化。磷酸化在ATP的應用中普遍存在,ATP有助於調節代謝。
磷酸基團是一個超價分子,包含五個鍵,形成十個電子。磷酸鹽透過陽離子和其中一個氧陰離子之間的離子鍵形成。含有磷酸基團的分子通常不溶於水。磷酸鹽可以以四種不同的形式存在。在酸性條件下,它可以以磷酸的形式存在,而在鹼性條件下,它可以完全去質子化成磷酸根離子。磷酸、二氫磷酸根離子、氫磷酸根離子和磷酸根離子都作為獨立的弱酸起作用和表現。每個pK值都大於4。這形成了三個pH區域,分別為非常酸性、中等酸性到中等鹼性、非常鹼性,具體取決於去質子化階段。這些特性使磷酸基團具有成為良好緩衝液的功能。可以形成多聚離子,如焦磷酸鹽和偏磷酸鹽。當焦磷酸鹽與鈣離子結合時,會形成磷酸鈣。磷酸鹽是動物牙齒和骨骼強度和堅固性的重要組成部分。甲殼類動物和昆蟲的外骨骼也含有磷酸鈣。
磷酸鹽可以在化學上用作拋光金屬合金。磷酸拋光劑透過與各種金屬離子反應並生成氫氣,從而釋放一些金屬離子,從而起作用。透過這樣做,金屬被“磷化”成具有磷酸鹽塗層的金屬,該塗層可以防止腐蝕並提高油漆附著力。這也對生產和維護飲用水系統起作用,因為水通常會流經管道和其他容易腐蝕的配水來源。由於磷酸鹽是一種良好的緩衝液,它可以確保飲用水的pH值穩定,並能抵抗劇烈變化。