La glucosa 6-fosfato ( G6P , a veces llamada éster de Robison ) es un azúcar glucosa fosforilado en el grupo hidroxi del carbono 6. Este dianión es muy común en las células ya que la mayoría de la glucosa que ingresa a una célula se fosforila de esta manera.
Debido a su posición destacada en la química celular , la glucosa 6-fosfato tiene muchos destinos posibles dentro de la célula. Se encuentra en el inicio de dos vías metabólicas principales : la glucólisis y la vía de las pentosas fosfato .
Además de estas dos vías metabólicas, la glucosa 6-fosfato también puede convertirse en glucógeno o almidón para su almacenamiento. Este almacenamiento se realiza en el hígado y los músculos en forma de glucógeno para la mayoría de los animales multicelulares , y en almidón intracelular o gránulos de glucógeno para la mayoría de los demás organismos.
Dentro de una célula, la glucosa 6-fosfato se produce mediante la fosforilación de la glucosa en el sexto carbono. Esto es catalizado por la enzima hexoquinasa en la mayoría de las células y, en animales superiores, por la glucocinasa en ciertas células, sobre todo las células hepáticas. En esta reacción se consume un equivalente de ATP .
Compuesto C00031 en KEGG Pathway Database. Enzima 2.7.1.1 en KEGG Pathway Database. Compuesto C00668 en KEGG Pathway Database. Reacción R01786 en KEGG Pathway Database.
La razón principal para la fosforilación inmediata de la glucosa es evitar la difusión fuera de la célula. La fosforilación agrega un grupo fosfato cargado para que la glucosa 6-fosfato no pueda cruzar fácilmente la membrana celular .
La glucosa 6-fosfato también se produce durante la glucogenólisis a partir de glucosa 1-fosfato , el primer producto de la degradación de los polímeros de glucógeno .
Cuando aumenta la proporción de NADP + a NADPH , el cuerpo necesita producir más NADPH (un agente reductor para varias reacciones como la síntesis de ácidos grasos y la reducción de glutatión en los eritrocitos ). [1] Esto hará que el G6P sea deshidrogenado a 6-fosfogluconato por la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa . [1] Esta reacción irreversible es el paso inicial de la vía de las pentosas fosfato, que genera el útil cofactor NADPH, así como ribulosa-5-fosfato , una fuente de carbono para la síntesis de otras moléculas. [1] Además, si el cuerpo necesita precursores de nucleótidos del ADN para su crecimiento y síntesis, el G6P también se deshidrogenará y entrará en la vía de las pentosas fosfato. [1]
Si la célula necesita energía o esqueletos de carbono para su síntesis, entonces el objetivo de la glucólisis es la glucosa 6-fosfato . [2] La glucosa 6-fosfato se isomeriza primero a fructosa 6-fosfato mediante la fosfoglucosa isomerasa , que utiliza magnesio como cofactor . [2]
Compuesto C00668 en KEGG Pathway Database. Enzima 5.3.1.9 en KEGG Pathway Database. Compuesto C05345 en KEGG Pathway Database. Reacción R00771 en KEGG Pathway Database.
Esta reacción convierte la glucosa 6-fosfato en fructosa 6-fosfato en preparación para la fosforilación en fructosa 1,6-bisfosfato . [2] La adición del segundo grupo fosforilo para producir fructosa 1,6-bifosfato es un paso irreversible y, por lo tanto, se utiliza para abordar de manera irreversible la descomposición de la glucosa 6-fosfato para proporcionar energía para la producción de ATP a través de la glucólisis .
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Si los niveles de glucosa en sangre son altos, el cuerpo necesita una forma de almacenar el exceso de glucosa. Después de convertirse en G6P, la molécula puede convertirse en glucosa 1-fosfato mediante la fosfoglucomutasa . Luego, la glucosa 1-fosfato se puede combinar con trifosfato de uridina (UTP) para formar UDP-glucosa , impulsada por la hidrólisis de UTP, liberando fosfato. Ahora, la UDP-glucosa activada se puede agregar a una molécula de glucógeno en crecimiento con la ayuda de la glucógeno sintasa . Este es un mecanismo de almacenamiento de glucosa muy eficiente, ya que al cuerpo le cuesta sólo 1 ATP almacenar 1 molécula de glucosa y prácticamente ninguna energía para eliminarla del almacenamiento. Es importante señalar que la glucosa 6-fosfato es un activador alostérico de la glucógeno sintasa, lo cual tiene sentido porque cuando el nivel de glucosa es alto el cuerpo debe almacenar el exceso de glucosa como glucógeno. Por otro lado, la glucógeno sintasa se inhibe cuando es fosforilada por la proteína quinasa durante momentos de alto estrés o niveles bajos de glucosa en sangre, mediante la inducción hormonal por el glucagón o la adrenalina .
Cuando el cuerpo necesita glucosa para obtener energía, la glucógeno fosforilasa , con la ayuda de un ortofosfato , puede separar una molécula de la cadena de glucógeno. La molécula escindida se encuentra en forma de glucosa 1-fosfato, que puede convertirse en G6P mediante la fosfoglucomutasa. A continuación, la glucosa 6-fosfatasa puede escindir el grupo fosforilo de G6P para poder formar glucosa libre. Esta glucosa libre puede atravesar membranas y entrar al torrente sanguíneo para viajar a otros lugares del cuerpo.
Las células hepáticas expresan la enzima transmembrana glucosa 6-fosfatasa en el retículo endoplásmico. El sitio catalítico se encuentra en la cara lumenal de la membrana y elimina el grupo fosfato de la glucosa 6-fosfato producida durante la glucogenólisis o la gluconeogénesis . La glucosa libre se transporta fuera del retículo endoplásmico a través de GLUT7 y se libera al torrente sanguíneo a través de GLUT2 para que otras células la absorban. Las células musculares carecen de esta enzima, por lo que las miofibras utilizan glucosa 6-fosfato en sus propias vías metabólicas, como la glucólisis. Es importante destacar que esto evita que los miocitos liberen a la sangre las reservas de glucógeno que han obtenido.