Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Глюкоза-6-фосфаты (G6P, кейде Робисон эфирі деп аталады) – 6-шы көміртектегі гидрокси тобында фосфорланған глюкоза қанты. Бұл дианион жасушаларда өте көп кездеседі, себебі жасушаға енетін глюкозаның көп бөлігі осылай фосфорланады. Глюкоза-6-фосфаты жасушалық химияда маңызды рөл атқарады, сондықтан жасуша ішінде оның көптеген тағдырлары болуы мүмкін. Ол екі маңызды метаболизм жолының бастапқы нүктесінде орналасқан: гликолиз және пентоза фосфат жолы. Бұл екі метаболизм жолынан басқа, глюкоза-6-фосфаты сақтау үшін гликогенге немесе крахмалға айналуы мүмкін. Мұндай сақталу көпжасушалы жануарлардың бағанында бауыр мен бұлшық еттерде гликоген түрінде, ал басқа организмдерде жасушалық крахмал немесе гликоген түйіршіктері түрінде жүзеге асырылады.
Glucose 6 phosphate (G6P, sometimes called the Robison ester) is a glucose sugar phosphorylated at the hydroxy group on carbon 6. This dianion is very common in cells as the majority of glucose entering a cell will become phosphorylated in this way. Because of its prominent position in cellular chemistry, glucose 6 phosphate has many possible fates within the cell. It lies at the start of two major metabolic pathways: glycolysis and the pentose phosphate pathway. In addition to these two metabolic pathways, glucose 6 phosphate may also be converted to glycogen or starch for storage. This storage is in the liver and muscles in the form of glycogen for most multicellular animals, and in intracellular starch or glycogen granules for most other organisms.
Глюкозадан жасалған
Жасуша ішінде глюкоза-6 фосфаты глюкозаның алтыншы көміртек атомында фосфорлану арқылы пайда болады. Бұл реакцияны көптеген жасушаларда гексокиназа, ал жоғары сатыдағы жануарларда – кейбір жасушаларда, ең әсіресе бауыр жасушаларында глюкокиназа катализдейді. Осы реакцияда АТФ-тың бір эквиваленті сарпталады. Глюкозаның дереу фосфорлануының басты себебі – жасушадан сыртқа таралуының алдын алу. Фосфорлану нәтижесінде зарядталған фосфат тобы қосылады, сондықтан глюкоза-6 фосфаты жасуша мембранасы арқылы оңай өте алмайды.
Within a cell, glucose 6 phosphate is produced by phosphorylation of glucose on the sixth carbon. This is catalyzed by the enzyme hexokinase in most cells, and, in higher animals, glucokinase in certain cells, most notably liver cells. One equivalent of ATP is consumed in this reaction. The major reason for the immediate phosphorylation of glucose is to prevent diffusion out of the cell. The phosphorylation adds a charged phosphate group so the glucose 6 phosphate cannot easily cross the cell membrane.
Гликогеннен
Глюкоза-6 фосфаты гликогенолиз кезінде глюкоза-1 фосфатынан да түзіледі, ол гликоген полимерлерінің ыдырауынан пайда болатын алғашқы өнім.
Glucose 6 phosphate is also produced during glycogenolysis from glucose 1 phosphate, the first product of the breakdown of glycogen polymers.
Пентазофосфат жолы
NADP+ мен NADPH арақатынасы артқанда, организмде NADPH-ты көбірек өндіру қажет болады (май қышқылының синтезі және эритроциттердегі глутатионды тотығу сияқты бірнеше реакциялар үшін тотықсыздандырушы агент ретінде). Бұл G6P-ні глюкоза-6-фосфат дегидрогеназасы арқылы 6-фосфоглюконатқа дейін дегидрогенациялауға себеп болады. Глюкоза-6-фосфаты алдымен магнийді кофактор ретінде пайдаланатын фосфоглюкоза изомераза арқылы фруктоза-6-фосфатына изомерлендіріледі. Бұл реакция глюкоза-6-фосфатын фруктоза-1,6-бисфосфатына фосфорлануға дайындау үшін фруктоза-6-фосфатына айналдырады. Фруктоза-1,6-бисфосфатты құру үшін екінші фосфор тобын қосу қайтымсыз қадам болып табылады, сондықтан глюкоза-6-фосфатының ыдырауы гликолиз арқылы АТФ өндірісі үшін энергия беру мақсатында қайтымсыз бағытталды.
When the ratio of NADP+ to NADPH increases, the body needs to produce more NADPH (a reducing agent for several reactions like fatty acid synthesis and glutathione reduction in erythrocytes). This will cause the G6P to be dehydrogenated to 6 phosphogluconate by glucose 6 phosphate dehydrogenase. Glucose 6 phosphate is first isomerized to fructose 6 phosphate by phosphoglucose isomerase, which uses magnesium as a cofactor. This reaction converts glucose 6 phosphate to fructose 6 phosphate in preparation for phosphorylation to fructose 1,6 bisphosphate. The addition of the second phosphoryl group to produce fructose 1,6 bisphosphate is an irreversible step, and so is used to irreversibly target the glucose 6 phosphate breakdown to provide energy for ATP production via glycolysis.
Гликоген түрінде сақтау
Егер қандағы глюкоза деңгейі жоғары болса, организмге артық глюкозаны сақтаудың қажеттілігі туады. Глюкоза G6P түріне айналғаннан кейін, фосфоглюкомутаза ферменті арқылы глюкоза-1 фосфатына түрлендіріледі. Глюкоза-1 фосфаты уридин трифосфатымен (UTP) бірігіп, UTP гидролизі нәтижесінде фосфат бөлінетін UDP глюкозасын құрайды. Содан кейін, белсендірілген UDP глюкоза гликоген синтетаза ферментінің көмегімен өсіп келе жатқан гликоген молекуласына қосылады. Бұл глюкозаны сақтаудың өте тиімді механизмі, себебі 1 глюкоза молекуласын сақтауға организмге тек 1 АТФ жұмсалады, ал оны сақтаудан шығаруға дерлік энергия кетпейді. Глюкоза-6 фосфаты гликоген синтетазаның аллостериялық активаторы екенін атап өту маңызды, өйткені глюкоза деңгейі жоғары болғанда организм артық глюкозаны гликоген түрінде сақтауы керек. Керісінше, гликоген синтетазасы жоғары стресс немесе қандағы глюкоза деңгейінің төмендеуі кезінде, глюкагон немесе адреналин гормондарының әсерімен протеинкиназа арқылы фосфорилданғанда тежеледі. Организмге энергия үшін глюкоза қажет болғанда, гликоген фосфорилазасы ортофосфаттың көмегімен гликоген тізбегінен молекуланы айыра алады. Айырылған молекула глюкоза-1 фосфаты түрінде болады, ол фосфоглюкомутаза арқылы G6P-ға түрлендіріледі. Келесі кезде, G6P-дегі фосфорил тобы глюкоза-6 фосфатаза ферментімен бөлініп, еркін глюкоза түзіледі. Бұл еркін глюкоза мембраналар арқылы өтіп, қан ағынына еніп, организмнің басқа бөліктеріне тарай алады.
If blood glucose levels are high, the body needs a way to store the excess glucose. After being converted to G6P, the molecule can be turned into glucose 1 phosphate by phosphoglucomutase. Glucose 1 phosphate can then be combined with uridine triphosphate (UTP) to form UDP glucose, driven by the hydrolysis of UTP, releasing phosphate. Now, the activated UDP glucose can add to a growing glycogen molecule with the help of glycogen synthase. This is a very efficient storage mechanism for glucose since it costs the body only 1 ATP to store the 1 glucose molecule and virtually no energy to remove it from storage. It is important to note that glucose 6 phosphate is an allosteric activator of glycogen synthase, which makes sense because when the level of glucose is high the body should store the excess glucose as glycogen. On the other hand, glycogen synthase is inhibited when it is phosphorylated by protein kinase during times of high stress or low levels of blood glucose, via hormone induction by glucagon or adrenaline. When the body needs glucose for energy, glycogen phosphorylase, with the help of an orthophosphate, can cleave away a molecule from the glycogen chain. The cleaved molecule is in the form of glucose 1 phosphate, which can be converted into G6P by phosphoglucomutase. Next, the phosphoryl group on G6P can be cleaved by glucose 6 phosphatase so that a free glucose can be formed. This free glucose can pass through membranes and can enter the bloodstream to travel to other places in the body.
Фосфорилендіру және қан ағынына шығару
Бауыр жасушалары эндоплазмалық торда трансмембраналық фермент – глюкоза-6-фосфатазаны экспрессиялайды. Каталитикалық орталық мембрананың люмендік жағында орналасқан және гликогенолиз немесе глюконеогенез барысында түзілген глюкоза-6-фосфатынан фосфат тобын алып тастайды. Бос глюкоза GLUT7 арқылы эндоплазмалық тордан шығарылып, GLUT2 арқылы қан ағынына бөлінеді, содан кейін басқа жасушалар оны сіңіреді. Бұлшықет жасушаларында бұл фермент жоқ, сондықтан миофибрилдер глюкоза-6-фосфатын өз метаболизмінде, мысалы гликолизде пайдаланады. Бұл миоциттердің жинаған гликогенін қанға бөліп шығаруына тосқауыл қояды.
Liver cells express the transmembrane enzyme glucose 6 phosphatase in the endoplasmic reticulum. The catalytic site is found on the lumenal face of the membrane, and removes the phosphate group from glucose 6 phosphate produced during glycogenolysis or gluconeogenesis. Free glucose is transported out of the endoplasmic reticulum via GLUT7 and released into the bloodstream via GLUT2 for uptake by other cells. Muscle cells lack this enzyme, so myofibers use glucose 6 phosphate in their own metabolic pathways such as glycolysis. Importantly, this prevents myocytes from releasing glycogen stores they have obtained into the blood.