Tutkijat uskovat, että 118 tunnetusta alkuaineesta 25 on ihmisen biologian kannalta olennaisia. Neljä näistä (vety, happi, typpi ja hiili) muodostavat peräti 96 prosenttia kehostamme. Muut 21 alkuainetta, vaikka niitä tarvitaankin pienempiä määriä, suorittavat kiehtovia ja elintärkeitä tehtäviä. Fosfori on yksi näistä alkuaineista. Sillä on monenlaisia käyttötarkoituksia biologian ulkopuolella. Se voi esimerkiksi olla polttoaineena heinäkuun neljännen päivän ilotulituksessa! Kehomme sisällä se on elintärkeä monenlaisten solutoimintojen kannalta.
Fosforilla on elintärkeä rooli elämässä DNA:n selkärangan osana. Punainen fosfori auttaa sytyttämään tulitikut, ja valkoinen fosfori hehkuu hapen läsnä ollessa. Luotto: Compound Interest. CC BY-NC-ND 4.0
. Klikkaa suuremmaksi Vaihteleva ja monipuolinen löytö
Joseph Wright of Derbyn teos The Alchemist Discovering Phosphorus kuvaa Hennig Brandin fosforin löytämistä.Fosfori on ensimmäinen alkuaine, josta on kirjattu löytötarina. Nykyään louhimme sitä fosfaattikivistä, mutta se eristettiin ensimmäisen kerran ihmisen virtsasta vuonna 1669. Yrittäessään luoda viisasten kiveä (aine, joka legendan mukaan voisi muuttaa metallit kullaksi) saksalainen alkemisti Hennig Brand keitti suuren määrän ihmisvirtsaa tahnaksi. Sitten hän lämmitti tahnaa, kunnes siitä muodostui höyryä, joka tiivistyi valkoisiksi, vahamaisiksi pisaroiksi. Koska uusi aine hehkui, hän antoi sille nimen “fosfori”, joka tulee kreikan kielen sanasta “valonkantaja”.
Valkoinen fosfori hehkuu pimeässä. Luotto: Endimion17. CC-BY-SA 3.0 .Fosforia on kahdessa eri muodossa. Valkoinen fosfori, Brandin keräämä tyyppi, on myrkyllistä, voi aiheuttaa vakavia palovammoja ja syttyy spontaanisti liekkeihin noin 86 celsiusasteen lämpötilassa, jos se altistuu ilmalle. Sen haihtuvuus tekee siitä käyttökelpoisen soihtujen, ilotulitteiden ja aseiden valmistuksessa. Tutkijat löysivät myöhemmin fosforin toisen päämuodon, punaisen fosforin, joka on stabiili, myrkytön eikä hehku. Punaista fosforia voi löytää turvatulitikkurasioiden lyöntipinnalta.
Nämä käyttötarkoitukset sekä sovellukset sellaisissa prosesseissa kuin teräksen valmistuksessa ja hienon posliinin tuotannossa muodostavat pienen osan fosforin käyttötarkoituksista Yhdysvalloissa. Valtaosa Yhdysvaltojen fosforista käytetään lannoitteiden ja karjan lisäravinteiden valmistukseen, koska fosfori on kasveille ja eläimille välttämätön kivennäisaine.
The “Us” in Phosphorus
Fosfori auttaa pitämään DNA:n kaksoiskierteen kasassa. Credit: NIGMS.Kuten muutkin elävät olennot, tarvitsemme fosforia ruokavaliossamme, ja kivennäisaineen saaminen ravinnostamme on helppoa. Fosforin puutokset ovat hyvin harvinaisia, ja niitä esiintyy yleensä vain silloin, kun ihmiset ovat lähellä nälänhätää.
Kehossamme on keskimäärin noin 750 grammaa fosforia, ja noin 85 prosenttia siitä varastoituu luihin ja hampaisiin. Kehossamme olevaa fosforia ei kuitenkaan löydy itsestään. Sen sijaan sitä on yhdisteissä muiden molekyylien kanssa. Sen lisäksi, että nämä yhdisteet vahvistavat luustoa, ne ovat tärkeitä osia solukalvoissa ja solujen energiavaluutassa, adenosiinitrifosfaatissa (ATP). Fosforia sisältävät yhdisteet aktivoivat myös monia entsyymejä ja hormoneja sekä auttavat punasoluja kuljettamaan happea kehomme eri osiin.
Jopa DNA:mme tarvitsee fosforia. DNA-molekyylit näyttävät kierretyiltä tikkailta; niissä on kaksi pitkää sivua, joiden välissä on askelmia, joita kutsutaan emäksiksi. Emäkset kantavat perimätietoa, ja pitkät sivut pitävät emäkset järjestyksessä. Fosfaatti, yhdiste, joka koostuu fosforiatomista ja neljästä happiatomista, yhdistää sokerit, jotka muodostavat DNA:n pitkät sivut eli selkärangan.
Kaiken kaikkiaan fosforin pieni osuus kehostamme vaikuttaa valtavasti biologiaan. Sillä ei ole samanlaista voimaa kuin viisasten kivellä, jota Brand etsi löytäessään alkuaineen, mutta se on sitäkin arvokkaampi.
NIGMS-tutkimustuki
NIGMS rahoittaa monenlaista tutkimusta, jossa keskitytään parantamaan biologisten perusprosessien molekyylitason ymmärrystä. Näihin tutkimuksiin kuuluu fosforin roolin tutkiminen tällaisissa prosesseissa. Viime kädessä elementtien ja molekyylien toiminnan ymmärtäminen biologisissa järjestelmissä voi auttaa tutkijoita kehittämään tapoja havaita tai hoitaa sairauksia.