Glukoza 6-fosfat

Glukoza 6-fosfat (G6P, ponekad zvana i Robison ester) je glukozni šećer fosforiliran u hidroksi grupi na ugljiku 6. Ovaj dianion je vrlo čest u ćelijama jer se većina glukoze koja uđe u ćeliju fosforilira na taj način.

Glukoza 6-fosfat
Općenito
Hemijski spoj	Glukoza 6-fosfat
Druga imena	IUPAC ime: D-Glukopiranoza 6-fosfat
Molekularna formula	C6H13O9P
SMILES	O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](COP(O)(O)=O)OC(O)[C@@H]1O
InChI	1/C6H11O9P/c7-3-2(1-14-16(11,12)13)15-6(10)5(9)4(3)8/h2-10H,1H2,(H2,11,12,13)/t2-,3-,4+,5-,6u/m1/s1
Osobine1
Molarna masa	260,136
Dipolni moment	PubChem: 439284
1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima.

Zbog svog istaknutog položaja u ćelijskoj hemiji, glukoza 6-fosfat ima mnogo mogućih sudbina unutar ćelije. Nalazi se na početku dva glavna metabolička puta: glikoliza i put pentoza fosfata.

Pored ova dva metabolička puta, glukoza 6-fosfat se takođe može pretvoriti u glikogen ili škrob radi skladištenja. Ovo skladište je u jetri i mišićima u obliku glikogena za većinu višećelijskih životinja, a u unutarćelijskom škrobu ili granulama glikogena za većinu drugih organizama.

Proizvodnja

Od glukoze

U ćeliji se glukoza 6-fosfat proizvodi fosforilacijom glukoze na šestom ugljiku. To katalizira enzim heksokinaza u većini ćelija, a kod viših životinja glukokinaza u određenim ćelijama, a posebno ćelijama jetre. U ovoj reakciji troši se jedan ekvivalent ATP.

Glavni razlog neposredne fosforilacije glukoze je sprečavanje difuzije iz ćelije. Fosforilacija dodaje nanijenu fosfatnu grupu, tako da glukoza 6-fosfat ne može lahko preći ćelijsku membranu.

Iz glikogena

Glukoza 6-fosfat se takođe proizvodi tokom glikogenolize iz glukoza 1-fosfata, prvog produkta razgradnje glikogenskih polimera.

Put pentoza-fosfata

Glavni članak: Put pentozo-fosfata

Kada se omjer NADP⁺ poveća prema NADPH, tijelo treba proizvesti više NADPH (redukcijsko sredstvo za nekoliko reakcija poput sinteze masnih kiselina i redukcije glutationa u eritrocitima). To će uzrokovati dehidrogenaciju G6P glukoza 6-fosfat dehidrogenaza. Ova nepovratna reakcija početni je korak pentozo-fosfatnog puta, koji generira korisni kofaktor NADPH, kao i ribuloza-5-fosfat, izvor ugljika za sintezu drugih molekula. Također, ako tijelu trebaju nukleotidni prekursori DNK za rast i sintezu, G6P će također biti dehidrogeniran i ući u put pentoza-fosfata.

Glikoliza

Ako ćeliji za sintezu trebaju energija ili ugljikovi skeleti, tada je glukoza 6-fosfat ciljan na glikolizu. Glukoza 6-fosfat se prvo izomerizira u fruktoza 6-fosfat, pomoću fosfoglukoza-izomeraze. Šablon:Enzimska reakcija Enzimska reakcija Fosfoglukoza-isomeraza
supstrat: α-D-Glukoza 6-fosfat produkt: β-D-Fruktoza 6-dosfat

Smjer reakcie: reverzibilna

Supstrat

Produkt

Ova reakcija pretvara glukozu 6-fosfat u fruktoza 6-fosfat u pripremi za fosforilaciju u fruktoza 1,6-bisfosfat. Dodavanje druge fosforilne grupe za proizvodnju fruktoza 1,6-bisfosfata nepovratan je korak, pa se koristi za nepovratno ciljanje razgradnje glukoze 6-fosfata, kako bi se osigurala energija za proizvodnju ATP, putem glikolize.

Proces glikolize

Skladištenje u obliku glikogena

Ako su razine glukoze u krvi visoke, tijelu je potreban način da uskladišti višak glukoze. Nakon konverzije u G6P, molekula se može pretvoriti u glukoza 1-fosfat pomoću fosfoglukomutaza. Glukoza 1-fosfat se zatim može kombinovati sa uridin-trifosfatom (UTP) da bi se formirao UDP-glukoza, vođen hidrolizom UTP, oslobađajući fosfat. Sada se aktivirana UDP-glukoza može dodati rastućem molekulu glikogena uz pomoć glikogen-sintaza. Ovo je vrlo efikasan mehanizam za skladištenje glukoze, jer tijelo košta samo 1 ATP da uskladišti 1 molekulu glukoze i gotovo nema energije da ga ukloni iz skladišta. Važno je napomenuti da je glukoza 6-fosfat alosterni aktivator glikogen sintaze, što ima smisla jer kada je nivo glukoze visok, tijelo treba da višak glukoze uskladišti kao glikogen. S druge strane, glikogen sintaza je inhibirana kada se fosforilira u proteinskoj kinazi u vrijeme visokog stresa ili niskog nivoa glukoze u krvi, putem hormonske indukcije od glukagona ili adrenalina.

Kada je tijelu potrebna glukoza za energiju, glikogen fosforilaza, uz pomoć ortofosfata, može otcijepiti molekulu iz lanca glikogena. Otcijepljena molekula je u obliku glukoza 1-fosfata, koji se fosfoglukomutazom može pretvoriti u G6P. Dalje, fosforilna grupa na G6P može se cijepati enzimom glukoza 6-fosfataza, tako da se može stvoriti slobodna glukoza. Ova slobodna glukoza može proći kroz membrane i ući u krvotok da bi putovala na druga mjesta u tijelu.

Defosforilacija i ispuštanje u krvotok

Ćelije jetre imaju transmembranski enzim glukoza 6-fosfataza u endoplazmatskom retikulumu. Katalitsko mjesto nalazi se na lumenskoj površini membrane i uklanja fosfatnu grupu iz glukoza-6-fosfata, proizvedenog tokom glikogenolize ili glukoneogeneze. Slobodna glukoza se prenosi iz endoplazmatskog retikuluma putem GLUT7 i oslobađa u krvotok putem GLUT2, za usvajanje u drugim ćelijama. Mišićnim ćelijama nedostaje ovaj enzim, pa miofibrile koriste glukoza 6-fosfat u svojim metaboličkim putevima, poput glikolize. Važno je da ovo sprečava miocite da oslobađaju zalihe glikogena, koje su dobili u krvi.

Također pogledajte

• Glukoza
• Glukoza 1-fosfat
• Nedostatak glukoza-6-fosfat dehidrogenaze
• Glikogen
• Put pentoza-fosfata

Reference

• Berg, Jeremy M.; Tymoczko, Stryer (2002). Biochemistry (5th izd.). New York: W.H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-3051-0.

Vanjaski linkovi

• https://archive.org/details/biochemistrychap00jere