miniatura|Estructura del grup fosfat Lhomeòstasi del fosfat és l'equilibri i l'estabilitat interns dels grups fosfat en els diferents organismes i sistemes biològics.
En les regions extracel·lulars a prop de la membrana plasmàtica, porcions de molècules associades a la membrana, esperen capturar fosfat i transportar-lo a l'interior de la cèl·lula. El fosfat es pot produir com partícules d'ortofosfat inorgàniques o ser part d'una molècula orgànica(organofosfat). Aportar fosfat de qualsevol manera a l'interior de la cèl·lula i, quan sigui necessari, transportar fosfat a l'exterior, és una activitat necessària per a l'homeòstasi fosfat de la cèl·lula.
Degut a la seva alta reactivitat, el fòsfor no es troba mai com un element lliure a la natura. Els fosfats es troben omnipresents en la biologia. El fosfat és un component de l'àcid desoxiribonucleic i de l'ARN i un element essencial per a totes les cèl·lules vives. El metabolisme de fosfat és el conjunt complet de reaccions químiques amb fosfat i es dona a les cèl·lules vives. El fòsfor (com fosfat normalment) sovint és un nutrient limitant en alguns ambients; per exemple, la disponibilitat de fòsfor regula la taxa de creixement de molts organismes. Les cèl·lules vives també utilitzen fosfat pel transport d'energia cel·lular a través d'adenosina trifosfat(ATP). Quasi tots els processos cel·lulars que utilitzen energia l'obtenen en forma d'ATP. Dintre de la cèl·lula, el fosfat pot ser l'estructura d'un àcid nucleic o de fosfolípids, formant enllaços èster d'alta energia (per exemple, en el trifosfat d'adenosina), o participar en la senyalització. En l'exterior de la cèl·lula, el fosfat pot estar dissolt en el líquid extracel·lular o format estructures com ossos i dents. En medicina, els símptomes de baix fosfat són causats per malnutrició, falta d'absorció de fosfat, i per síndromes metabòlics que extreuen fosfat de la sang o en passen massa a l'orina. Tots són caracteritzats per la hipofosfatèmia. Els símptomes de baix fosfat inclouen disfuncions musculars i neurològiques, i l'alteració dels músculs i de les cèl·lules sanguínies a causa de la falta d'ATP.
En els ecosistemes, un excés de fòsfor pot ser problemàtic, especialment en sistemes aquàtics on l'excés pot (l'eutrofització i la proliferació d'algues.)
Aportar fosfat en qualsevol forma a l'interior de la cèl·lula i quan és necessari, transportar el fosfat a l'exterior de la cèl·lula és una activitat necessària per a l'homeòstasi fosfat de la cèl·lula. Un organisme que pot regular el seu medi intern per tal de mantenir l'equilibri té la propietat de l'homeòstasi. L'ATP és important per la fosforilació, un esdeveniment clau en les cèl·lules.
Homeòstasi
L'homeòstasi és un estat relativament estable d'equilibri o d'una tendència cap a un estat així d'un sistema obert o tancat, especialment en un organisme viu. Un organisme que pot regular el seu medi intern per tal de mantenir l'equilibri té la propietat de l'homeòstasi.
Fosfat
El fosfat es pot produir com una sal d'àcid fosfòric o un ester àcid(un organofosfat). Els fosfats es troben omnipresents en la biologia. El fòsfor (com fosfat normalment) és un macro mineral per les plantes, el qual és estudiat àmpliament en la conservació del terra per tal de comprendre el sistema d'absorció de les plantes del terra. En termes ecològics, el fòsfor és sovint un nutrient limitant en diversos medis;per exemple, la disponibilitat del fòsfor regula la taxa de creixement de molts organismes. En els ecosistemes, un excés de fòsfor pot ser problemàtic, especialment en els sistemes aquàtics.
Dintre de la cèl·lula, el fosfat pot ser l'estructura d'un àcid nucleic o de fosfolípids, formar enllaços èster d'alta energia (per exemple, en el trifosfat d'adenosina), o participar en la senyalització cel·lular.
En l'exterior de la cèl·lula, el fosfat pot estar dissolt en el líquid extracel·lular o formant estructures com ossos i dents. Pels éssers humans el fosfat és vida. Sense ell no podríem pensar, no podríem sentir ni tampoc moure'ns.
Metabolisme del fosfat miniatura|Estructura del trimetafosfat que passarà a ser trifosfat. Respecte a la sèrie completa de reaccions químiques de fosfat en les cèl·lules vives, hi ha aproximadament 2371 reaccions. De fet, en relació amb el polifosfat hi ha aproximadament 10 d'aquestes reaccions.
En el metabolisme de la pirimidina, EC 3.6.1.2 (trimetafosfatasa) pot convertir trimetafosfat en trifosfat a través de la reacció: Trimetafosfat + H₂O ⇔ trifosfat (això porta a la producció de 2'-deoxi-5-hidroxi-metilcitidina-5'-trifosfat).
L'activitat de la trimetafosfatasa ha estat trobada localitzada en el testicle de la rata durant la formació acrosomal. Els osteoclasts secreten cap a les superfícies de resorció òssia.
Fosforilació L'addició d'un grup fosfat (PO₄) a una altra molècula, incloses les proteïnes, és la fosforilació. Molts enzims i receptors són activats i desactivats per la fosforilació. La fosforilació està catalitzada per proteïna-cinases específiques. La desfosforilació està catalitzada per les fosfatases. La fosforilació d'un aminoàcid amb un grup hidroxil lliure en una proteïna donada pot canviar la funció, l'associació, o la localització d'aquesta.
La fosforilació oxidativa és el procés d'oxidació de nutrients per produir adenosina trifosfat (ATP). La fosforilació de substrats forma ATP per la transferència directa d'un grup fosfat a l'adenosina difosfat (ADP) des d'un intermediari reactiu. La fotofosforilació utilitza energia solar per sintetitzar ATP.
La fosforilació de sucres permet a les cèl·lules acumular sucres perquè el grup fosfat impedeixi que les molècules es difonguin un altre cop cap al seu transportista.
Bioenergètica de fosfat La bioenergètica implica el flux d'energia a través dels sistemes vius. Aquesta àrea de la investigació biològica inclou l'estudi dels processos cel·lulars com la respiració cel·lular que pot conduir a la producció i utilització d'energia en formes com la de molècules d'ATP. Les cèl·lules vives utilitzen el fosfat com a transport d'energia cel·lular a través dels nucleòtids com l'adenosina trifosfat (ATP. Quasi tots els processos cel·lulars que utilitzen energia l'obtenen en forma d'ATP.
Els protons en les solucions aquoses funcionen, en la producció d'ATP en les cèl·lules, com un mitocondri. Altres fonts cel·lulars d'ATP (com la glucòlisi per l'acoblament directe de l'activitat enzimàtica per la producció d'ATP) no són la major font d'energia química útil en la majoria de les cèl·lules. L'acoblament quimiosmòtic és el major procés productor d'energia en moltes cèl·lules, que s'utilitzen en els cloroplasts i en molts organismes unicel·lulars, a més del mitocondri.
Fosfats catalítics Un fosfat que afecta a l'activitat catalítica d'un enzim és un fosfat catalític. Ocasionalment, un enzim conté un fosfat estructural i un fosfat catalític.
El fosfat γ de l'ATP és el fosfat catalític.
Els fosfats catalítics són àcid-làbil i base estable. Els fosfats estructurals són àcids estables, base “labile”.
Fosfats estructurals Dintre de la cèl·lula, el fosfat pot ser l'estructura d'un àcid nucleic com l'àcid desoxiribonucleic o l'ARN o de fosfolípids. A l'exterior de la cèl·lula, el fosfat pot estar dissolt en el líquid extracel·lular o formant estructures com ossos i dents. Aportar fosfat en qualsevol forma a l'interior de la cèl·lula des d'una estructura que conté fosfat a una altra estructura, i quan sigui necessari transportar fosfat a l'exterior de la cèl·lula, potser cap a una altra estructura, és una activitat necessària per a l'homeòstasi fosfat de la cèl·lula.
Senyalització miniatura|500px|Estructura química de l'esfingosina-1-fosfat, un lisofosfolípid i una molècula lipídica de senyalització. La senyalització de lípids implica al parell de receptors de les G-proteïnes als que l'àcid lisofosfàtidic (LPA) s'uneix, i a través del qual l'esfingosina-1-fosfat (S1P) actua, i el factor activador de les plaquetes (PAF), senyalitza. L'esdeveniment més important de la senyalització del diacilglicerol (DAG) és la hidròlisi del fosfatidilinositol (4,5)-bifosfat (PIP2) a DAG i a inositol trifosfat (IP3). IP3 és soluble i difon lliurement en el citoplasma. Pot ser reconegut pel trifosfat inositol receptor (IP3R). IP3 contribueix a l'activació de la proteïna-cinasa C (PKC).
Fluid extracel·lular (ECF) El fluid extracel·lular normalment denota tots els fluids del cos fora de les cèl·lules. Freqüentment està contingut a l'interior dels òrgans. La pell, per exemple, és l'òrgan conegut com l'òrgan més gran del cos humà, ja que cobreix el cos, i sembla que té l'àrea de major superfície de tots els òrgans. Però és un gran contenidor de ECF i d'altres òrgans. ECF inclou el fluid intersticial (ISF) i el fluid tanscel·lular (TCF).
Els sistemes cardiovasculars són normalment tancats, el que significa que la sang mai surt de la xarxa de vasos sanguinis. En contrast, l'oxigen i els nutrients difonen a través de les capes dels vasos sanguinis i entren en el fluid intersticial (ISF), que transporta oxigen i nutrients a les cèl·lules, i diòxid de carboni i restes en la direcció oposada. També, els sistema digestiu, el qual conté TCF, treballa amb el sistema cardiovascular per proporcionar els nutrients que necessita el sistema per mantenir el batec del cor.
Fosfatidat L'àcid lisofosfatídic (LPA) és un intermediari en la síntesi de l'àcid fosfatídic (PA). ENPP2 funciona com una fosfolipasa que catalitza la transformació de la lisofosfatidilcolina en LPA en el ECF. LPA ha estat detectat en el plasma, el líquid escític, en el líquid fol·licular i en l'humor aquós.
ECF ortofosfat (Pi) El nivell d'ortofosfat inorgànic (Pi) està ben equilibrat a l'interior de la cèl·lula i en l'organisme vertebrat. La concentració de fosfat lliure està equilibrada en el rang de milimolar en el ICF i ECF. Els bacteris, llevats, plantes i vertebrats han desenvolupat les seves pròpies estratègies pel control de l'homeòstasi del Pi. La necessitat diària de Pi està coberta per l'absorció intestinal de la dieta, el compartiment principal d'emmagatzemament és l'os, i la necessitat del metabolisme i de l'estructura intracel·lular, es compleix en part pels cotransportadors de fosfat. La concentració de Pi en el ECF està fortament controlada per la regulació de l'excreció renal. Les principals propietats de la reabsorció renal del Pi dels mamífers són la ph-dependència, la regulació per l'hormona paratiroide (PTH), i la disponibilitat del Pi. Aquestes propietats s'expressen pel SLC34A1-3(transportador de fosfat, sodi-dependent 2, NPT2), mentre que el NPT3 (SLC17A2) intervé en el transport de Pi Na+-dependent.
El NPT1 (SLC17A1) no té un paper destacat en la regulació de l'homeòstasi Pi del cos. La insulina estimula l'expressió del NPT1 i la captació del Na+/Pi que s'inverteix pel “glucagon”. El NPT3 pot tenir un paper de neteja a nivell cel·lular per la seva àmplia gamma d'expressió i la seva capacitat per adaptar-se als canvis en la concentració extracel·lular de Pi. L'expressió de NPT3 és compatible amb la presència d'altres TNP. Els membres de la família NPT1 estan vinculats amb el metabolisme de glucosa que estimula la insulina. El NPT2 en el ronyó i en l'intestí prim són responsables de l'acumulació intracel·lular de Pi per tal d'establir un flux de Pi transepitalial. El NPT4 (SLC17A3) s'expressa en l'intestí prim, en el ronyó, en el fetge i en els testicles.
ECF pirofosfat (PPi) PPi es produeix en el líquid sinovial, el plasma i l'orina en nivells suficients per bloquejar la calcificació i pot ser un inhibidor natural de la formació d'hidoxiapatia en el ECF.
Sang