什么是磷酸化(Phosphorylation)？

磷酸化是一种在化合物中加入一个磷酸基（PO43-）的化学过程。它通常适用于有机化学，对所有生物都是至关重要的。这个过程涉及蛋白质合成和生产三磷酸腺苷（ATP）-一种储存和供应能量的分子通过改变各种蛋白质的结构和活性，在细胞内的各种化学信号和调节机制中也起着关键作用。ADP磷酸化为ATP发生在线粒体内。通常，在一个分子上加一个磷酸基的生化反应需要能量。通常，这种能量来自于ATP分子。ATP含有三个磷酸盐基团，其中一个很容易被去除。这个基团的去除释放出相当大的能量，它可用于磷酸化反应，其中磷酸基团被添加到另一个分子上，例如葡萄糖。因此，磷酸基可以很容易地从ATP转移到其他分子。ATP分子中的磷氧键每一个储存大约7千卡/摩尔的能量。然而，这些反应需要ATP和受体分子结合在一起才能发生转移。这是通过已知的酶来实现的作为激酶。这些是大的，复杂的蛋白质，可能含有几百个氨基酸。酶的形状至关重要：激酶酶的结构使得ATP和受体分子都能很近距离地调节，使反应得以进行。例如甘油激酶，这有助于磷酸基团从ATP转移到甘油；这是产生磷脂的过程的一部分，磷脂用于细胞膜ATP本身是由一个众所周知的磷酸化过程产生的，称为氧化磷酸化，在这个过程中，磷酸基团被添加到二磷酸腺苷（ADP）中产生ATP。这个过程的能量最终来自我们吃的食物，但更具体地说是葡萄糖的氧化。这是一个非常复杂的过程，有许多步骤，但是简单地说，葡萄糖的能量被用来形成两种化合物，称为NADH和FADH2，它们为余下的反应提供能量。这两种化合物是还原剂，很容易与电子分离，利用NADH和FADH2氧化释放的能量将磷酸基团添加到ATP分子中；这种反应由ATP合成酶促进。在植物和动物中都发现了许多不同的激酶。由于它们在许多细胞过程中的重要性，磷酸化分析已成为一种常见的实验室程序。这包括测试细胞材料样本，以检查蛋白质是否发生磷酸化，在某些情况下，测量其程度。有许多不同的方法用于检查磷酸化，包括用放射性同位素标记磷酸基，使用在2011年，额外信号调节激酶（ERK）——参与细胞内信号活动的酶——是一个特别感兴趣的领域。ERK磷酸化在调节各种细胞功能，包括有丝分裂和其他过程中发挥作用与细胞分裂有关。这一过程与癌症研究的某些领域有关，因为它可以被致癌物质和病毒感染激活，导致细胞分裂失控和其他与癌症有关的影响。有关抑制这一过程的可能癌症治疗方法的研究正在进行中磷酸化分析可用于测试不同物质在这一作用中的有效性。磷酸化会导致磷脂的形成，磷脂用于细胞膜中。