12.3. Образование фруктозо-1,6-бисфосфата из глюкозы

Начнем теперь наше путешествие вниз по гликолитическому пути. Реакции этого пути протекают в цитозоле клетки. Первая стадия, представляющая собою превращение глюкозы во фруктозо-1,6-бисфосфат, происходит в три этапа: фосфорилирование, изомеризация и вторая реакция фосфорилирования. Стратегия этих начальных ступеней гликолиза сводится к образованию соединения, которое может легко расщепляться на фосфорилированные фрагменты, содержащие три углеродных атома. Из этих трехуглеродных фрагментов на последующих этапах извлекается энергия.

Глюкоза проникает в большинство клеток при помощи специфического переносчика или системы активного транспорта (разд. 36,12). Судьба глюкозы внутри клетки однозначна: она фосфорилируется при участии АТР с образованием глюкозо-6-фосфата. Перенос фосфорильной группы с АТР к гидроксильной группе при глюкозы катализируется гексокиназой.

(см. скан)

Перенос фосфорильной группы - это основная реакция в биохимии. Фермент, катализирующий перенос фосфорильной группы от АТР к акцептору, называется киназой. Следовательно, гексокиназа - это фермент, способный переносить фосфорильную группу от АТР к различным шестиуглеродным сахарам (гексозам). Гексокиназа, подобно всем другим киназам, нуждается для проявления своей активности в ионе (или другом двухвалентном ионе металла, таким, как

Рис. 12.5. Электронная микрофотография печеночной клетки. Гликолиз происходит в цитозоле. (Печатается с любезного разрешения д-ра Anne Hubbard.)

Двухвалентные ионы образуют комплекс с АТР. Структура двух возможных комплексов показана на рис. 12.7.

Следующий этап гликолиза - это изомеризация глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат. Шестичленное пиранозное кольцо глюкозо-6-фосфата превращается в пятичленное фуранозное кольцо фруктозо-6-фосфата. Напомним, что у глюкозы с открытой цепью при находится альдегидная группа, тогда как для фруктозы с открытой цепью характерно наличие кетогруппы при Альдегид при реагирует с

Рис. 12.6. (см. скан) Схематическое изображение -углеродного скелета дрожжевой гексокиназы. Две идентичные субъединицы этого димерного фермента несимметрично взаимодействуют друг с другом. Глюкоза (окрашено зеленым) и АТР (окрашено красным) связаны с каталитическим центром каждого димера. Дополнительная молекула АТР (окрашено синим) связана на границе между субъединицами. (Печатается с любезного разрешения д-ра Thomas Steitz.)

сильной группой при образуя пиранозное кольцо, а кетогруппа при взаимодействует с гидроксильной группой при с образованием фуранозного кольца. Эта изомеризация глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат представляет собою превращение альдозы в кетозу.

Рис. 12.7. Способы связывания с АТР.

Смысл данной реакции станет понятен, если подставить в это уравнение формы Сахаров с открытой цепью.

За стадией изомеризации следует вторая реакция фосфорилирования. Фруктозо-6-фосфат фосфорилируется за счет АТР с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата.

Реакция катализируется аллостерическим ферментом фосфофруктокиназой. Ход гликолиза лимитируется уровнем активности этого фермента. Каталитическая активность фосфофруктокиназы находится под аллостерическим контролем со стороны АТР и некоторых других метаболитов (разд. 12.9).