Z 118 znanych elementów, naukowcy uważają, że 25 są niezbędne dla ludzkiej biologii. Cztery z nich (wodór, tlen, azot i węgiel) stanowią aż 96 procent naszego ciała. Pozostałe 21 pierwiastków, choć potrzebne w mniejszych ilościach, pełnią fascynujące i ważne funkcje. Jednym z takich pierwiastków jest fosfor. Ma on wiele zastosowań poza biologią. Na przykład, może być paliwem dla fajerwerków z okazji Czwartego Lipca! Wewnątrz naszych ciał jest niezbędny dla wielu funkcji komórek.
Fosfor odgrywa istotną rolę w życiu jako część szkieletu DNA. Czerwony fosfor pomaga zapalić zapałki, a biały fosfor świeci w obecności tlenu. Kredyt: Compound Interest. CC BY-NC-ND 4.0
. Kliknij, aby powiększyć Odkrycie lotne i wszechstronne
Joseph Wright of Derby’s The Alchemist Discovering Phosphorus przedstawia odkrycie fosforu przez Henniga Branda.Fosfor jest pierwszym pierwiastkiem z zapisaną historią odkrycia. Dziś pozyskujemy go ze skał fosforanowych, ale po raz pierwszy został wyizolowany z ludzkiego moczu w 1669 roku. Próbując stworzyć kamień filozoficzny (substancję, która według legendy może zamienić metale w złoto), niemiecki alchemik Hennig Brand zagotował dużą ilość ludzkiego moczu na pastę. Następnie podgrzewał pastę, aż wytworzyła się para, która skropliła się w białe, woskowe kropelki. Ponieważ nowa substancja świeciła, nazwał ją “fosforem”, od greckiego słowa oznaczającego “niosącego światło”.”
Biały fosfor świeci w ciemności. Kredyt: Endimion17. CC-BY-SA 3.0 .Fosfor występuje w dwóch głównych postaciach. Biały fosfor, typ, który zebrał Brand, jest trujący, może powodować poważne oparzenia i spontanicznie wybucha w płomieniach w temperaturze około 86 stopni Fahrenheita, jeśli jest wystawiony na działanie powietrza. Jego lotność sprawia, że jest on przydatny do produkcji flar, fajerwerków i broni. Naukowcy odkryli później inną główną formę fosforu, fosfor czerwony, który jest stabilny, nietoksyczny i nie świeci. Czerwony fosfor można znaleźć na powierzchni uderzającej w pudełkach zapałek.
Te zastosowania, wraz z zastosowaniami w procesach takich jak produkcja stali i produkcji porcelany, stanowią niewielki procent zastosowań fosforu w Stanach Zjednoczonych. Znaczna większość amerykańskiego fosforu jest wykorzystywana do produkcji nawozów i suplementów dla zwierząt gospodarskich, ponieważ fosfor jest niezbędnym minerałem dla roślin i zwierząt.
The “Us” w Phosphorus
Phosphorus helps hold the DNA double helix together. Credit: NIGMS.Jak inne żywe istoty, potrzebujemy fosforu w naszych dietach, a uzyskanie wystarczającej ilości minerału z naszej żywności jest łatwe. Niedobory fosforu są bardzo rzadkie i są zwykle widoczne tylko wtedy, gdy ludzie są blisko głodu.
Średnio, nasze ciała zawierają około 750 gramów fosforu, a około 85 procent z niego jest przechowywany w naszych kościach i zębach. Ale fosfor w naszych ciałach nie występuje samodzielnie. Znajduje się on raczej w związkach z innymi cząsteczkami. Oprócz wzmacniania naszych kości, związki te są ważnymi składnikami błon komórkowych i waluty energetycznej naszych komórek – adenozynotrójfosforanu (ATP). Związki zawierające fosfor aktywują również wiele enzymów i hormonów, jak również pomagają czerwonym krwinkom dostarczać tlen do różnych części naszego ciała.
Nawet nasze DNA potrzebuje fosforu. Cząsteczki DNA wyglądają jak skręcone drabiny; mają dwie długie strony ze szczeblami, zwanymi bazami, pomiędzy nimi. Bazy niosą informacje dziedziczne, a długie boki utrzymują bazy w porządku. Fosforan, związek składający się z atomu fosforu i czterech atomów tlenu, łączy cukry, które tworzą długie strony, lub szkielet, z DNA.
Ogółem, na niewielki procent naszych ciał, że fosfor tworzy, ma ogromny wpływ na naszą biologię. Nie ma mocy kamienia filozoficznego, którego szukał Brand, kiedy odkrył ten pierwiastek, ale jest jeszcze bardziej wartościowy.
NIGMS Research Support
NIGMS finansuje szeroki zakres badań skupionych na poprawie zrozumienia podstawowych procesów biologicznych na poziomie molekularnym. Badania te obejmują badanie roli fosforu w tych procesach. Ostatecznie zrozumienie funkcji pierwiastków i cząsteczek w systemach biologicznych może pomóc naukowcom w opracowaniu sposobów wykrywania i leczenia chorób.