A fosforilación é a adição de um grupo fosfato inorgánico (PO43–) a qualquer outra molécula. Seu papel predominante na bioquímica converte-o em um importante objecto de investigação (o banco de Medline devolve ao redor de 100.000 artigos sobre o tema), sobretudo na fosforilación de proteínas.
No metabolismo, a fosforilación é o mecanismo básico de transporte de energia desde os lugares onde se produz até os lugares onde se precisa. Assim mesmo, é um dos principais mecanismos de regulação da actividade de proteínas em general e das enzimas em particular.
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A fosforilación mais importantes para o metabolismo é a fosforilación do ADP, isto é, a adição de um grupo fosfato ao ADP para formar ATP:
O ATP assim formado transporta a energia do enlace convertendo na moeda de mudança energética do metabolismo. Há diversas vias que fosforilan ADP.
A fosforilación a nível de sustrato é a síntese de ATP acoplada a uma reacção exergónica sem intervenção da enzima ATP-sintasa. é um dos principais partícipes nos mecanismos de regulação da actividade de proteínas.
A ATP-sintasa é uma enzima incorporada na membrana interna da mitocondria e na membrana dos tilacoides dos cloroplastos. É capaz de fosforilar ADP com um fosfato inorgánico graças à energia dos protones que a atravessam (quimiosmosis). A fosforilación oxidativa mitocondrial e a fotofosforilación dos cloroplastos são as duas principais vias onde actua a ATP-sintasa.
A oxidación do alimento durante a respiração liberta energia química potencial que é utilizada para sintetizar ATP. O processo implica a fosforilación oxidativa de moléculas alimenticias como glucosa, ácidos grasos ou glicerina (as mais comuns). As moléculas são decompostas durante uma série de reacções e a energia libertada em certos estados do processo é utilizada para produzir ATP em reacções de fosforilación.
Refere-se ao processo de formação do ATP durante a fase luminosa da fotosíntesis. A energia luminosa excita e desloca elétrons da clorofila e outros pigmentos presentes nas plantas, algas e cianobacterias. A energia associada com os elétrons excitados armazena-se no ATP em um processo que produz mais moléculas deste tipo a partir de ADP e fosfato inorgánico.
A fosforilación das proteínas e, em especial da enzima, é um dos principais mecanismos de regulação de sua actividade. As proteinas quinasa são as encarregadas de fosforilar outras proteínas.
Existem outras muitas reacções metabólicas em que se fosforilan moléculas. Por exemplo, na primeira reacção da glucólisis a enzima hexoquinasa adiciona um grupo fosfato ao carbono 6 da glucosa, que se transforma assim em glucosa-6-fosfato .