Phosphate in der Biologie(Christian Kappel)

Phosphate in der Biologie
Von Christian Kappel
Inhaltsverzeichnis
1.Geschichte des Phosphors
2.Natürliches Vorkommen von Phosphaten
3.Verwendung der Phosphate
4.ATP Phosphate im Organismus
Geschichte des Elements Phosphor
Entdeckt wurde das Element Phosphor von einem deutschen Apotheker und Alchemisten namens Henning
Brand. Welcher auf der Suche nach dem Stein der Weisen Urin eindampfte und auf Sand erhitzte, und ein
Glühen bemerkte. Dieses Glühen kam aufgrund der Phosphoreszenz zustande.
Später entdeckte man weitere Formen des Phosphors, als weißes, schwarzes, rotes oder violettes Phosphor.
Definition von Phosphaten
Phosphate sind im Allgemeinen als Salze und Esther der Phosphorsäure bekannt.
Phosphate an sich sind schwer wasserlöslich (außer Natrium-, Kalium-, Ammoniumphosphate),
sie gehen bevorzugt Bindungen mit Schwermetallen ein.
Natürliches Vorkommen von Phosphaten
-hauptsächlich liegen sie als Metallsalze in fruchtbaren Böden vor, als Calcium-, Aluminium- und Eisenphosphate
-es kommt in natürlichen Gewässern vor
-in lebenden Organismen kommen Phosphate als Calciumphosphate als Phosphorsäure kommt es in allen lebenden
Zellen vor (in Phospholipide, ATP und DNA)
Verwendung von Phosphaten
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Medikamente
früher : Streichhölzerherstellung (Giftigkeit)
Metallverarbeitung
Papierindustrie bzw. in der Papierfabrikation
Als Brandschutzmittel werden Ammoniumphosphate verwendet
Färberei
Düngemittel
- aus den Phosphaten werden Phospholipide gebildet
Herstellung: Da die Phosphate leicht Bindungen mit Schwermetallen eingehen muss man diese noch bearbeiten, da sie
sich sonst nicht lösen und als Dünger wirken.
Außerdem werden tertiäre Phosphate in sekundäre bzw. primäre Phosphate umgewandelt, da diese besser löslich sind.
u.a. durch Glühen oder Zugabe von Säuren
Waschmittel
Der Einsatz von Phosphaten in Waschmitteln ist heute beschränkt
Zu starker Einsatz von Phosphaten führt zu Eutrophierung von Gewässern
Eutrophierung tritt ebenfalls als Gefahr beim Düngemittel auf. Aus diesem Grund gibt es mehrere Bestimmungen und
Auflagen die beim düngen zu beachten sind.
( Landwirtschaft etc..)
Nährsalz
Als Nährsalz bezeichnet man in der Biologie einen anorganischen energiearmen Stoff, der für Produzenten nötig ist, um
daraus ihre eigene Biomasse aufzubauen und in Ionenform aufgenommen wird.
Die wichtigsten Nährsalze sind somit Sulfate (SO42-), Nitrate(NO3-) und Phosphate(PO43-).
Lebensmittelzusatzstoffe
-
bei der Wasserenthärtung
Herstellung von Grillwürstchen
Allgemein: Phosphate werden in der Lebensmittelherstellung verwendet
Praktisch gesehen sind Phosphate in allen Lebensmitteln enthalten, vor allem eiweißreichen Lebensmitteln wie
Milch, Fleisch und Fisch.
Im Stoffwechsel
- Aufnahme über Nahrung in Form von organischen Phosphatverbindungen
Spaltung dieser Verbindungen durch Enzyme zu anorganischen Phosphaten
Ausscheidung : 60-80% über die Niere, 20-40% über den Stuhlgang und ein geringer Anteil über den Schweiß.
- Aus Getreide in Form der Phytinsäure, welches nur durch das Im Getreide enthaltene
Phytasen (Enzyme) abgebaut werden kann.
ATP Phosphate im lebenden Organismus
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ATP
( Adenosintriphosphat )
Speicher der Energie Zellstoffwechsel im Lebenden Organismus
Durch hydrolytischer Spaltung des ATP´s wird Energie frei
Es werden etwa 32,6 kJ/mol oder 64,3 kJ/kg frei gesetzt
- Phosphatbindungen sind also Energiesammler und Energieüberträger
Glykolyse
Verbrauch
- Zellmembranaufbau : Phospholipide
- Energie : - in Muskelzellen
- in Nervenzellen
- für den Stoffaufbau
- Wärmegewinnung
- Transportmechanismen: Ionenpumpen zur Aufrechterhaltung der Konzentrationsunterschiede (z.B. Kalium-Natrium-Pumpe)
DNA
Die Ketten des DNA-Strangs bestehen aus abwechselnd angeordneten Phosphorsäureresten und Desoxyribosemolekülen. Phosphatbindungen in den Einzelsträngen.
pH-Wert- Regulation
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im Blut und Urin
Calciumphosphate
Baustoff für Knochen und Zähne
Die Knochen enthalten etwa 50% Hydroxylapatit, das Zahnbein 70%, der Zahnschmelz besteht
zu 97% aus Hydroxylapatit. Der Zahnschmelz ist damit die härteste Substanz im Körper.
Durch Säuren kann Hydroxylapatit aber angegriffen werden:
Ca5[OH|(PO4)3] + H3O+
5 Ca2+ + 3 PO43– + 2 H2O
http://www2.chemie.uni-erlangen.de/education/medchem/amalgam/apatit.html
http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Hydroxylapatit
http://www.manfred.maitz-online.de/Publications/posters/Flyer_HA_dt.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/Hauptseite>
http://www.lebensmittellexikon.de/p0000730.php>
J.B. Metzler „Lindner Biologie“
„Chemie in Lebensmitteln“ Herausgegeben von der Katalyse-Umweltgruppe Köln e.V.