پلی فسفات
پلی فسفات‌ها نمک یا استرهای پلیمر اکسی آنیونها تشکیل شده از چهار ضلعی PO (فسفات) هستند که واحد ساختاری آنها با به اشتراک گذاشتن اتم اکسیژن مرتبط است. پلی فسفات‌ها می‌توانند ساختارهای حلقه ای خطی یا حلقوی را اتخاذ کنند. در زیست‌شناسی، استرهای پلی فسفات ADP و ATP در ذخیره انرژی نقش دارند. انواع پلی فسفات‌ها در جداسازی مواد معدنی در آب‌های شهری کاربرد دارند که معمولاً به اندازه ۱تا۵ ppm وجود دارند. GTP، CTP و UTP نیز نوکلئوتیدهایی هستند که به ترتیب در سنتز پروتئین، سنتز لیپیدها و متابولیسم کربوهیدرات‌ها مهم هستند. پلی فسفات‌ها نیز به عنوان افزودنی‌های غذایی با علامت E452 استفاده می‌شوند.
ساختار اسید تری پلی فسفریک اصولی را نشان می‌دهد که ساختار پلی فسفات‌ها را تعریف می‌کند. این شامل سه واحد چهار وجهی است که با مراکز اکسیژن مشترک به یکدیگر متصل شده‌اند. برای زنجیره‌های خطی، گروه‌های فسفر انتهایی یک اکسید و بقیه مراکز فسفر دارای دو مرکز اکسید مشترک هستند. فسفات‌های مربوطه با از دست دادن پروتون‌های اسیدی، به اسیدها مربوط می‌شوند. در شرایط تریمر حلقوی، هر چهار وجهی دارای دو راس با چهار وجهی مجاور است.
اشتراک سه گوشه امکان‌پذیر است. این موضوع نشان دهنده اتصال عرضی پلیمر خطی است. پلی فسفات‌های متقاطع ساختار ورقه ای Phyllosilicates را اتخاذ می‌کنند، اما چنین ساختارهایی تنها تحت شرایط شدید رخ می‌دهد.
پلی فسفات‌ها از پلیمریزاسیون مشتقات اسید فسفریک به وجود می‌آیند. این فرایند با ترکیب دو واحد فسفات در یک واکنش تراکم آغاز می‌شود.
تراکم به عنوان یک تعادل نشان داده می‌شود زیرا واکنش معکوس، هیدرولیز، نیز امکان‌پذیر است. فرایند ممکن است در مراحل ادامه یابد. در هر مرحله واحد دیگری (PO ) به زنجیره اضافه می‌شود، همان‌طور که با قسمت داخل براکت‌ها در تصویر اسید پلی فسفریک نشان داده شده‌است. P O می‌توان به عنوان محصول نهایی واکنش‌های تراکم مشاهده کرد که در آن هر چهار وجهی سه گوشه را با سایرین به اشتراک می‌گذارد. برعکس، هنگامی که مقدار کمی آب به پنتوکسید فسفر اضافه می‌شود، مخلوط پیچیده‌ای از پلیمرها تولید می‌شود.
پلی فسفات‌ها بازهای ضعیفی هستند. یک جفت الکترون تنها روی یک اتم اکسیژن را می‌توان به یک یون هیدروژن (پروتون) یا یک یون فلز در یک برهمکنش معمولی اسید لوئیس-باز لوئیس اهدا کرد. این در زیست‌شناسی اهمیت عمیقی دارد. به عنوان مثال، آدنوزین تری فسفات حدود ۲۵٪ در محلول آبی در۷PH پروتونه می‌شود.
پروتوناسیون بیشتر در مقادیر pH پایین‌تر اتفاق می‌افتد.
ATP با ترکیب یون‌های فلزی با کلات تشکیل می‌شود. ثابت پایداری برای تعادل
به خصوص بزرگ است. تشکیل کمپلکس منیزیم، یک فرایند بحرانی در فرایند هیدرولیز ATP است، زیرا پیوند بین گروه فسفات پایانی و بقیه مولکول را ضعیف می‌کند.
انرژی آزاد شده در هیدرولیز ATP,
ΔG formula_1 -۳۶٫۸ kJ mol بر اساس استانداردهای بیولوژیکی بزرگ است. P مخفف فسفات معدنی است که در pH بیولوژیکی پروتونه می‌شود. با این حال، از نظر استانداردهای معدنی بزرگ نیست. اصطلاح «انرژی بالا» به این واقعیت اشاره دارد که نسبت به مقدار انرژی آزاد شده در واکنش‌های شیمیایی آلی که می‌تواند در سیستم‌های زنده رخ دهد، زیاد است.
پلی فسفات‌های با وزن مولکولی بالا به خوبی شناخته شده‌اند. یکی از مشتقات نمک گراهام شیشه ای (یعنی بی‌شکل) است. پلی فسفات‌های کریستالی با وزن مولکولی بالا شامل نمک کورول و نمک مادرل هستند. این گونه هافرمولNaPO)n(NaPO(OH)))را دارند که n می‌تواند به بزرگی ۲۰۰۰ باشد. از نظر ساختار آنها، این پلیمرها از PO «مونومر» تشکیل شده‌اند که زنجیره‌ها توسط فسفات‌های پروتونه خاتمه می‌یابند.
پلی فسفات‌های معدنی با پلیمر بالا در موجودات زنده توسط L. Liberman در سال ۱۸۹۰ یافت شد. این ترکیبات پلیمرهای خطی حاوی کمی تا چند صد باقیمانده از ارتوفسفات هستند که توسط پیوندهای فسفو آن هیدرید غنی از انرژی به هم متصل شده‌اند.
پیش از این، آن را یا به عنوان «فسیل مولکولی» یا تنها به عنوان یک منبع فسفر و انرژی برای بقای میکروارگانیسم‌ها در شرایط شدید در نظر می‌گرفتند. این ترکیبات در حال حاضر به عنوان نقش‌های تنظیمی نیز شناخته شده‌اند و در انواع تمام گونه‌های موجودات زنده وجود دارند که در تصحیح و کنترل متابولیک در هر دو سطح ژنتیکی و آنزیمی شرکت می‌کنند. پلی فسفات به‌طور مستقیم در تغییر برنامه ژنتیکی مشخصه مرحله رشد نمایی باکتری‌ها تا فرایند بقای سلول در شرایط ثابت، «زندگی در مسیر کند» نقش دارد. آنها در بسیاری از مکانیسم‌های تنظیمی که در باکتری‌ها رخ می‌دهد شرکت می‌کنند:
در انسان پلی فسفات‌ها نقش کلیدی در انعقاد خون دارند که توسط پلاکت‌ها تولید و آزاد شده و آنها فاکتور انعقاد خون XII را فعال می‌کنند که برای تشکیل لخته خون ضروری است. فاکتور XII که فاکتور Hageman نیز نامیده می‌شود، شروع کننده تشکیل فیبرین و تولید یک واسطه پیش التهابی به نام برادی کینین است که به نشت از رگ‌های خونی و ترومبوز کمک می‌کند. پلی فسفات‌های ایجاد شده از باکتری، پاسخ ایمنی میزبان را در طول عفونت مختل می‌کنند و در معرض قرار گرفتن پلی فسفات‌ها با اگزوپلی فسفاتاز نوترکیب، باعث ایجاد سپسیس در موش‌ها می‌شود. پلی فسفات‌های معدنی نقش مهمی در تحمل سلول‌های مخمر به کاتیون‌های فلزات سنگین سمی دارند.
پلی فسفات سدیم (E452(i))، پلی فسفات پتاسیم (E452(ii))، سدیم پلی فسفات کلسیم (E452(iii)) و پلی فسفات کلسیم (E452(iv)) به عنوان افزودنی‌های غذایی استفاده می‌شوند. دلیل بر اینکه که آنها هیچ خطر بالقوه ای برای سلامتی به جز مواردی که به‌طور کلی به سایر منابع فسفات نسبت داده می‌شوند (از جمله آنهایی که به‌طور طبیعی در غذا وجود دارند) وجود ندارد. در حالی که نگرانی‌هایی در مورد اثرات مضر بر استخوان‌ها و بیماری‌های قلبی عروقی و همچنین هیپرفسفاتمی مطرح شده‌است. به نظر می‌رسد که این موارد فقط برای مصرف افراطی منابع فسفات مرتبط باشد. در کل مصرف معقول تا (۴۰)میلی‌گرم فسفات به ازای هر کیلوگرم وزن بدن در روز) هیچ خطری برای سلامتی ندارد.