Фосфорилирование глюкозы

Первая реакция гликолиза представляет собой необратимое фосфорилирование D-глюкозы до глюкозо-6-фосфата. Данная реакция является одной из ключевых в процессе утилизации глюкозы, так как фосфосахара не способны проходить через клеточную мембрану и глюкозо-6-фосфат уже не может покинуть клетку (в отличие от свободной глюкозы). Таким образом, происходит удерживание глюкозы в клетке и направление максимального ее количества на путь гликолитического расщепления.

Приведенная выше реакция катализируется двумя основными ферментами: гексокиназой, представленной в разных тканях и у разных организмов рядом изоформ, и глюкокиназой, присутствующей в печени и отличающейся по своей активности от истинных гексокиназ. В качестве донора фосфатной группы указанные ферменты используют молекулы АТР.

Основные характеристики гексокиназы (подробнее всего изучена гексокиназа мышечной ткани) сводятся к следующему:

1) гексокиназа способна фосфорилировать не только D-глюкозу, но и другие структурно родственные гексозы, например, D-галактозу и D-маннозу;

2) связывание субстрата с гексокиназой происходит по принципу индуцированного соответствия;

3) катализ зависит от присутствия катионов Mg²⁺, так как реакция идет не с АТР^4–, а с MgATP^2– ;

4) фермент ингибируется продуктом реакции – глюкозо-6-фосфатом, что говорит о регулируемости данной реакции по принципу обратной связи.

Отличительные особенности глюкокиназы:

1) глюкокиназа специфична в отношении D-глюкозы;

2) фермент имеет более высокое значение K_m для субстрата (~10 мМ), чем гексокиназа (~0, 1мМ). В связи с этим глюкокиназа фосфорилирует глюкозу только тогда, когда концентрация этого сахара в крови резко возрастает (например, в результате приема пищи). При этом фосфорилированная глюкоза как правило запасается в виде гликогена в печени.

Рис. 9.1. Подготовительная стадия гликолиза