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结构生物化学/有机化学/有机官能团/磷酸盐

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磷酸基团由一个磷原子与四个氧原子键合而成。它通常带电荷,并通过其中一个氧原子连接到碳骨架上。含有磷酸基团的化合物被称为有机磷酸盐,它们经常参与能量转移反应。磷酸盐也可以在DNA的骨架中形成磷酸二酯键(两个具有共同磷酰基的酯)。磷酸盐的负电荷是DNA骨架位于外部的原因之一。一个很好的能量转移例子是能量化合物ATP(腺苷三磷酸)中发现的三磷酸基团。

蛋白质的磷酸化对于几个原因很重要。磷酸盐带负二电荷,这对于破坏或形成改变蛋白质结构和功能的静电相互作用很重要。磷酸盐还能形成三个氢键。磷酸化的自由能很大,可以改变构象状态之间的平衡。磷酸化也可以很快或很慢地发生,使其在满足机体的需求方面非常灵活和通用。磷酸化还会产生高度放大的影响,其中数百种目标蛋白质在短时间内被一个激活的激酶磷酸化。磷酸化在ATP的应用中普遍存在,ATP有助于调节代谢。

磷酸基团是一个超价分子,包含五个键,形成十个电子。磷酸盐通过阳离子和其中一个氧阴离子之间的离子键形成。含有磷酸基团的分子通常不溶于水。磷酸盐可以以四种不同的形式存在。在酸性条件下,它可以以磷酸的形式存在,而在碱性条件下,它可以完全去质子化成磷酸根离子。磷酸、二氢磷酸根离子、氢磷酸根离子和磷酸根离子都作为独立的弱酸起作用和表现。每个pK值都大于4。这形成了三个pH区域,分别为非常酸性、中等酸性到中等碱性、非常碱性,具体取决于去质子化阶段。这些特性使磷酸基团具有成为良好缓冲液的功能。可以形成多聚离子,如焦磷酸盐和偏磷酸盐。当焦磷酸盐与钙离子结合时,会形成磷酸钙。磷酸盐是动物牙齿和骨骼强度和坚固性的重要组成部分。甲壳类动物和昆虫的外骨骼也含有磷酸钙。

磷酸盐应用

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磷酸盐可以在化学上用作抛光金属合金。磷酸抛光剂通过与各种金属离子反应并生成氢气,从而释放一些金属离子,从而起作用。通过这样做,金属被“磷化”成具有磷酸盐涂层的金属,该涂层可以防止腐蚀并提高油漆附着力。这也对生产和维护饮用水系统起作用,因为水通常会流经管道和其他容易腐蚀的配水来源。由于磷酸盐是一种良好的缓冲液,它可以确保饮用水的pH值稳定,并能抵抗剧烈变化。

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