Pirofosfato

Modelo de anión de pirofosfato, P2O74−

Reciben el nombre de pirofosfatos los compuestos químicos derivados del ácido pirofosfórico que es un ácido que se obtiene por calentamiento con pérdida de una molécula de agua, del ácido ortofosfórico (H3PO4), formando un dímero de condensación.Por este motivo, a veces, los pirofosfatos reciben el nombre de disfosfatos. En consonancia con esto último, el enlace pirofosfato también se conoce a veces, como enlace fosfoanhídrido, una nomenclatura que enfatiza la pérdida de agua que se produce cuando dos fosfatos forman un nuevo enlace P−O−P, que refleja la nomenclatura de los anhídridos de ácidos carboxílicos. Los pirofosfatos inorgánicos más simples se obtienen mediante la neutralización parcial o completa del ácido pirofosfórico y, en algunos casos, mediante calcinación de los ortofosfatos ácidos. Existen diversas sales de pirofosfato, como el pirofosfato disódico (Na2H2P2O7) y el pirofosfato tetrasódico (Na4P2O7), entre otros. También existen compuestos orgánicos que reciben el nombre de pirofosfato, como los ésteres formados por la condensación de un compuesto biológico fosforilado con fosfato inorgánico, como en el caso del pirofosfato de dimetilalilo. Este enlace también se conoce como enlace fosfato de alta energía.

Preparación

Algunos pirofosfatos inorgánicos se pueden obtener al calentar los correspondientes fosfatos ácidos, ya que por calcinación se produce la condensación térmica. Así, por ejemplo, el pirofosfato tetrasódico, Na4P2O7 se obtiene al calentar el fosfato monoácido de sodio, Na2HPO4:

y mediante un procedimiento similar, se obtiene el pirofosfato de magnesio, a partir del fosfato de magnesio y amonio:

Otra vía alternativa para la obtención de pirofosfatos inorgánicos, es la neutralización del ácido pirosfosfórico, H4P2O7.

Propiedades y características

Los pirofosfatos suelen ser blancos o incoloros. Las sales de metales alcalinos son solubles en agua, mientras que el resto de pirofosfatos metálicos apenas se disuelven en agua, si bien, suelen ser solubles en ácidos inorgánicos y algunos de ellos en ácidos orgánicos no muy débiles, como el ácido acético. El anión pirofosfato actúa como agente complejante del calcio y de diversos metales de transición. Algunos complejos metálicos son muy estables, como los de Fe(III), actuando como agente enmascarante de este metal. El pirofosfato es el primer miembro de toda una serie de polifosfatos.

El anión pirofosfato tiene una estructura P2O74−, y es un ácido anhidro del fosfato. Es inestable en disolución acuosa y se hidroliza rápidamente formando fosfato inorgánico:

Bioquímica y papel fisiológico

En bioquímica, el anión P2O74− suele abreviarse como PPi y se forma por la hidrólisis del adenosín trifosfato, ATP, para formar adenosín momofosfato, AMP, en la célula. Esta hidrólisis se conoce como pirofosforolisis.La mayor parte del pirofosfato celular no se sintetiza como tal, sino que aparece como subproducto: cuando el ATP se hidroliza para dar AMP.

Esta vía es especialmente relevante en reacciones de biosíntesis, como la formación de ácidos nucleicos o de determinados lípidos, donde la hidrólisis posterior del pirofosfato aporta la energía para que la reacción se produzca en la dirección deseada.Por ejemplo, cuando una polimerasa incorpora un nucleótido a una cadena de ADN o ARN en crecimiento, se libera pirofosfato (PPi). La pirofosforólisis es la reacción inversa de la polimerización, en la que el pirofosfato reacciona con el 3'-nucleósido monofosfato (NMP o dNMP), que se elimina del oligonucleótido para liberar el trifosfato correspondiente (dNTP del ADN o NTP del ARN). En ausencia de catálisis enzimática, las reacciones de hidrólisis de polifosfatos simples como el pirofosfato, el trifosfato lineal, el ADP y el ATP suelen ser extremadamente lentas, excepto en medios altamente ácidos.Esta hidrólisis a fosfato inorgánico hace que la escisión del ATP en AMP y PPi sea irreversible y que las reacciones bioquímicas acopladas a esta hidrólisis también lo sean.

Desde el punto de vista del metabolismo de los fosfatos de alta energía, la hidrólisis del ATP a AMP y PPi requiere dos fosfatos de alta energía, ya que la reconstitución del AMP en ATP requiere dos reacciones de fosforilación.

La concentración plasmática de pirofosfato inorgánico tiene un rango de referencia de 0,58–3,78 μM (intervalo de predicción del 95%).

Inhibidor de la precipitación de hidroxiapatita

El PPi es un importante inhibidor de la precipitación de hidroxiapatita presente en el líquido extracelular (LEC), incluido el plasma sanguíneo, el líquido sinovial y la orina. El LEC está sobresaturado en iones Ca2+ y PO43−; es decir, la concentración de estos iones supera con creces el límite a partir del cual los cristales de hidroxiapatita normalmente comenzarían a precipitar de la solución, una condición patológica conocida como calcificación metastásica. En el hueso, el pirofosfato cumple una función reguladora muy concreta, ya que forma complejos con el calcio, frenando la formación de los cristales de hidroxiapatita y su crecimiento, de modo que la mineralización solo avanza en los puntos y momentos adecuados. Existen tres proteínas que regulan los niveles extracelulares de pirofosfato: la fosfatasa alcalina tejido-inespecífica, que favorece la hidrólisis y permite que la mineralización progrese; la enzima NPP1, que genera el pirofosfato a partir de los nucleótidos trifosfato y la proteína transmembrana ANK, que lo transporta desde el interior de la célula hacia el espacio extracelular. El equilibrio entre estas tres sustancias determina, en gran medida, dónde y cuándo se deposita el mineral óseo.

Síntesis de terpenos

Los terpenos son una vasta y diversa clase de compuestos orgánicos naturales, de gran importancia científica e industrial, característicos de la vida vegetal y componentes habituales de los aromas presentes en los perfumes. Muchos de ellos, como el eucaliptol, mentol o alcanfor tienen, además utilidad farmacéutica.El precursor natural de los terpenos es el ácido mevalónico, el cual se activa por fosforilación, seguida de una eliminación descarboxilante en la que interviene un pirofosfato orgánico, el pirofosfato de isopentenilo, que se convierte en pirofosfato de geranilo, precursor de decenas de miles de terpenos y terpenoides.

Biosíntesis del pirofosfato de geranilo, precursor de los terpenos

El pirofosfato de geranilo de la reacción anterior, puede hidrolizarse y dando lugar al geraniol, pero también dar un ion carbonio que se adiciona a otra molécula de pirofosfato de isopentanilo, dando lugar al pirofosfato de farnesilo, que por hidrólisis produce farnesol, terpenoide presente en numerosos aceites esenciales, o continuar con el proceso para producir otros terpenos más complejos.

Véase también

Referencias

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