Van de 118 bekende elementen zijn er volgens wetenschappers 25 essentieel voor de menselijke biologie. Vier daarvan (waterstof, zuurstof, stikstof en koolstof) vormen maar liefst 96 procent van ons lichaam. De andere 21 elementen zijn weliswaar in kleinere hoeveelheden nodig, maar vervullen fascinerende en vitale functies. Fosfor is zo’n element. Het heeft diverse toepassingen buiten de biologie. Het kan bijvoorbeeld de brandstof zijn voor feestelijk vuurwerk op 4 juli! In ons lichaam is het van cruciaal belang voor een groot aantal celfuncties.

Fosfor speelt een vitale rol in het leven als onderdeel van de ruggengraat van het DNA. Rode fosfor helpt bij het aansteken van lucifers, en witte fosfor gloeit in de aanwezigheid van zuurstof. Credit: Compound Interest.
CC BY-NC-ND 4.0 . Klik om te vergroten

Een vluchtige en veelzijdige ontdekking

Joseph Wright of Derby’s The Alchemist Discovering Phosphorus verbeeldt Hennig Brand’s ontdekking van fosfor.

Fosfor is het eerste element met een opgetekend ontdekkingsverhaal. Tegenwoordig halen we het uit fosfaatrotsen, maar het werd voor het eerst geïsoleerd uit menselijke urine in 1669. In een poging om de steen der wijzen te maken (een stof die, volgens de legende, metalen in goud kon veranderen), kookte de Duitse alchemist Hennig Brand een grote hoeveelheid menselijke urine tot een pasta. Vervolgens verhitte hij de pasta tot er een damp ontstond die condenseerde tot witte, wasachtige druppels. Omdat de nieuwe stof gloeide, noemde hij het “fosfor”, van het Griekse woord voor “lichtdrager”.

Witte fosfor gloeit in het donker. Credit: Endimion17. CC-BY-SA 3.0 .

Fosfor komt in twee hoofdvormen voor. Witte fosfor, het type dat Brand verzamelde, is giftig, kan ernstige brandwonden veroorzaken, en barst spontaan in vlammen uit bij ongeveer 86 graden Fahrenheit indien blootgesteld aan lucht. Zijn vluchtigheid maakt het nuttig voor fakkels, vuurwerk en wapens. Wetenschappers ontdekten later de andere hoofdvorm van fosfor, rode fosfor, die stabiel en niet giftig is en niet gloeit. Je vindt rode fosfor op het slagvlak van luciferdoosjes.

Deze toepassingen, samen met toepassingen in processen zoals staalproductie en porseleinproductie, vormen een klein percentage van het gebruik van fosfor in de Verenigde Staten. Het overgrote deel van de Amerikaanse fosfor wordt gebruikt voor de productie van meststoffen en supplementen voor vee, omdat fosfor een essentieel mineraal is voor planten en dieren.

The “Us” in Phosphorus

Fosfor helpt de DNA-dubbele helix bij elkaar te houden. Credit: NIGMS.

Net als andere levende wezens hebben we fosfor nodig in ons dieet, en het is gemakkelijk om genoeg van het mineraal uit ons voedsel te krijgen. Fosfortekorten zijn zeer zeldzaam en worden meestal alleen gezien wanneer mensen de hongerdood nabij zijn.

Gemiddeld bevat ons lichaam ongeveer 750 gram fosfor, en ongeveer 85 procent ervan wordt opgeslagen in onze botten en tanden. Maar de fosfor in ons lichaam is niet op zichzelf te vinden. In plaats daarvan wordt het gevonden in verbindingen met andere moleculen. Deze verbindingen versterken niet alleen onze botten, maar zijn ook belangrijke componenten van celmembranen en van de energievaluta van onze cellen, adenosinetrifosfaat (ATP). Fosforhoudende verbindingen activeren ook veel enzymen en hormonen, en helpen rode bloedcellen zuurstof naar verschillende delen van ons lichaam te brengen.

Zelfs ons DNA heeft fosfor nodig. DNA-moleculen zien eruit als gedraaide ladders; ze hebben twee lange zijden met sporten, basen genaamd, ertussen. De basen dragen erfelijke informatie, en de lange zijden houden de basen georganiseerd. Fosfaat, een verbinding bestaande uit een fosforatoom en vier zuurstofatomen, verbindt de suikers die de lange zijden, of ruggengraten, van DNA vormen.

Over het geheel genomen, voor het kleine percentage van ons lichaam dat fosfor uitmaakt, heeft het een enorme invloed op onze biologie. Het heeft niet de kracht van de steen der wijzen waar Brand naar op zoek was toen hij het element ontdekte, maar het is zelfs nog waardevoller.

NIGMS Research Support

NIGMS financiert een breed scala aan onderzoek gericht op het verbeteren van het begrip op moleculair niveau van fundamentele biologische processen. In deze studies wordt onder meer de rol van fosfor in dergelijke processen onderzocht. Uiteindelijk kan het begrijpen van de functie van elementen en moleculen in biologische systemen onderzoekers helpen manieren te ontwikkelen om ziekten op te sporen of te behandelen.

Delen…