Il polifosfato inorganico è un polimero formato da unità strutturali di fosfato tetraedriche legate tra loro tramite legame fosfo-anidridico, noto anche come legame fosfato ad alta energia.
In figura si riporta la struttura di un polifosfato lineare
sebbene possano presentarsi ramificati o ciclici.
Hanno dimensioni variabili da tre a oltre mille residui di ortofosfato e, in natura sono diffusi nei batteri e nei lieviti oltre che nelle cellule vegetali e animali. Si ritiene che sia una delle prime molecole ricche di energia sulla terra formata durante le eruzioni vulcaniche.
I polifosfati inorganici si ottengono dalla disidratazione dell'ortofosfato a temperature elevate e si trovano nei condensati vulcanici e nelle profonde bocche di vapore oceaniche.
A pH fisiologico, ogni unità di fosfato presente nel polifosfato ha una carica negativa, rendendo il polimero anionico.
Ruolo biologico
I polifosfati sono biopolimeri evolutivamente antichi presenti dai batteri all'uomo e nessun'altra molecola concentra tanta energia chimicamente utilizzabile come loro.
Questo polimero, a lungo trascurato, è divenuto oggetto di studio quando si è scoperta la sua funzione nella mineralizzazione ossea come fonte di fosfato.
Successivamente, due scoperte hanno posto il polifosfato al centro delle applicazioni di medicina rigenerativa.
In primo luogo, esso mostra attività morfogenetica, cioè induce la differenziazione cellulare tramite induzione genica. In secondo luogo, agisce come deposito di energia e donatore nello spazio extracellulare.
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Polifosfato e energia cellulare
L' ATP è il principale trasportatore di energia dalle reazioni esoergoniche a quelle endoergoniche ed è uno dei più importanti composti che costituisce il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo.
L'adenosintrifosfato è costituita dalla base azotata adenina, legata allo zucchero ribosio, al quale, a sua volta, sono legati in sequenza tre gruppi fosfato.
Grazie all'azione di un gruppo di enzimi denominati ATP-asi che catalizzano l'idrolisi dell'ATP ad ADP e fosfato, si ha liberazione di energia.
Questa reazione, fortemente esoergonica, è generalmente accoppiata con un altro processo intracellulare, in modo che l'energia libera rilasciata è usata per fornire forza motrice per una reazione endoergonica.
Polifosfato e coagulazione
Il polifosfato modula la cascata della coagulazione del sangue:
- innescando potentemente la via di contatto della coagulazione del sangue
- accelerando l'attivazione del fattore V
- migliorando la struttura del coagulo di fibrina
- accelerando notevolmente il tasso di attivazione del fattore XI da parte della trombina
Uno degli aspetti più importanti della capacità del polifosfato nel modulare la coagulazione del sangue e l'infiammazione è la sua capacità di legarsi a determinati enzimi della coagulazione, tra cui la callicreina, la trombina . Inoltre esso può legarsi a varie proteine presenti nel rilascio piastrinico, molte delle quali sono importanti per la funzione piastrinica nella coagulazione e nell'infiammazione
