La glucosa 6-fosfato ( G6P , a veces llamada éster Robison ) es un azúcar de 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 fosforilará 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 al comienzo 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 en el caso de la mayoría de los animales multicelulares , y en gránulos intracelulares de almidón o glucógeno en el caso de la mayoría de los demás organismos.
En el interior de una célula, la glucosa 6-fosfato se produce por fosforilación de la glucosa en el sexto carbono. Esta reacción es catalizada por la enzima hexoquinasa en la mayoría de las células y, en los animales superiores, por la glucoquinasa en ciertas células, sobre todo en las hepáticas. En esta reacción se consume un equivalente de ATP .
Compuesto C00031 en la base de datos de rutas KEGG . Enzima 2.7.1.1 en la base de datos de rutas KEGG . Compuesto C00668 en la base de datos de rutas KEGG . Reacción R01786 en la base de datos de rutas KEGG .
La principal razón de la fosforilación inmediata de la glucosa es impedir su difusión fuera de la célula. La fosforilación añade un grupo fosfato cargado , de modo que la glucosa 6-fosfato no puede atravesar fácilmente la membrana celular .
La glucosa 6-fosfato también se produce durante la glucogenólisis a partir de la glucosa 1-fosfato , el primer producto de la descomposición de los polímeros de glucógeno .
Cuando la proporción de NADP + a NADPH aumenta, el cuerpo necesita producir más NADPH (un agente reductor para varias reacciones como la síntesis de ácidos grasos y la reducción de glutatión en eritrocitos ). [1] Esto hará que la G6P se deshidrogene a 6-fosfogluconato por la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa . [1] Esta reacción irreversible es el paso inicial de la vía de la pentosa fosfato, que genera el cofactor útil 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 el crecimiento y la síntesis, la G6P también se deshidrogenará y entrará en la vía de la pentosa fosfato. [1]
Si la célula necesita energía o esqueletos de carbono para la síntesis, entonces la glucosa 6-fosfato es el objetivo de la glucólisis . [2] La glucosa 6-fosfato se isomeriza primero a fructosa 6-fosfato por la fosfoglucosa isomerasa , que utiliza magnesio como cofactor . [2]
Compuesto C00668 en la base de datos de rutas KEGG . Enzima 5.3.1.9 en la base de datos de rutas KEGG . Compuesto C05345 en la base de datos de rutas KEGG . Reacción R00771 en la base de datos de rutas KEGG .
Esta reacción convierte la glucosa 6-fosfato en fructosa 6-fosfato en preparación para la fosforilación a fructosa 1,6-bisfosfato . [2] La adición del segundo grupo fosforilo para producir fructosa 1,6-bisfosfato es un paso irreversible y, por lo tanto, se utiliza para apuntar de manera irreversible a 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 ser convertida a G6P, la molécula puede convertirse en glucosa 1-fosfato por la fosfoglucomutasa . La glucosa 1-fosfato puede luego combinarse con uridina trifosfato (UTP) para formar UDP-glucosa , impulsada por la hidrólisis de UTP, liberando fosfato. Ahora, la UDP-glucosa activada puede agregarse a una molécula de glucógeno en crecimiento con la ayuda de la glucógeno sintasa . Este es un mecanismo de almacenamiento muy eficiente para la glucosa, ya que al cuerpo le cuesta solo 1 ATP almacenar la molécula de glucosa 1 y prácticamente ninguna energía para sacarla del almacenamiento. Es importante señalar que la glucosa 6-fosfato es un activador alostérico de la glucógeno sintasa, lo que tiene sentido porque cuando el nivel de glucosa es alto, el cuerpo debe almacenar el exceso de glucosa como glucógeno. Por otra parte, la glucógeno sintasa se inhibe cuando es fosforilada por la proteína quinasa durante períodos de alto estrés o bajos niveles de glucosa en sangre, vía inducción hormonal por glucagón o 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 está en forma de glucosa 1-fosfato, que puede ser convertida en G6P por la fosfoglucomutasa. A continuación, el grupo fosforilo de la G6P puede ser escindido por la glucosa 6-fosfatasa para que se pueda formar una glucosa libre. Esta glucosa libre puede atravesar las membranas y puede entrar en el torrente sanguíneo para viajar a otras partes del cuerpo.
Las células hepáticas expresan la enzima transmembrana glucosa 6-fosfatasa en el retículo endoplasmático. El sitio catalítico se encuentra en la cara luminal de la membrana y elimina el grupo fosfato de la glucosa 6-fosfato producida durante la glucogenólisis o gluconeogénesis . La glucosa libre se transporta fuera del retículo endoplasmático a través de GLUT7 y se libera al torrente sanguíneo a través de GLUT2 para su absorción por otras células. Las células musculares carecen de esta enzima, por lo que las miofibras utilizan la glucosa 6-fosfato en sus propias vías metabólicas, como la glucólisis. Es importante destacar que esto evita que los miocitos liberen las reservas de glucógeno que han obtenido a la sangre.