Madame Lelica

Billede: “oxidativer Teil des Pentosephosphatweges” af Yikrazuul. Licens: Public Domain

Definition

pentosephosphatvejen kan betegnes som pentosephosphatcyklus, phosphogluconatvej, he .osemonophosphatcyklus eller sharburg-Dickens-Horecker shunt., De betyder alle det samme: levering af NADPH og pentoser, der kan bruges i andre biokemiske veje.

NADPH findes hovedsageligt i væv, hvor biosyntetiske processer er vigtige, hvilket betyder, at pentosephosphatvejen i disse væv kræves for at generere NADPH ved at reducere glukose. Eksempler er hepatocytter og adipocytter, som syntetiserer fedtsyrer, eller æggestokkene, testiklerne og binyrebarken, som syntetiserer steroider.,

ud over syntesen af fedtsyrer kræves NADPH også til biosyntese af kolesterol, neurotransmittere og nukleotider via phosphoribosyl-pyrophosphat (PRPP). Endvidere er NADPH-afhængige reduktaser involveret i vævsafgiftning og anvendes yderligere til reduktion af glutathion i erytrocytter. Pentosephosphatvejen kan opdeles i 2 forskellige faser: en første o .idativ og en anden ikke-o .idativ (reduktiv) fase. Begge processer forekommer udelukkende i cytoplasmaet.,

Oxidative Fase

I første oxidative fase af pentose fosfat pathway, glucose oxideres til at generere 2 molekyler NADPH. Dette trin er i det væsentlige irreversibelt og det engagerende trin, da reaktionerne er stærkt e .ergoniske.

Billedet: ‘Oxidative Fase’ af Yikrazuul. Licens: Public Domain

første reaktion

den oprindelige metabolit af pentosephosphatvejen er glucose-6-phosphat, 2 NADP+ og H2O., Den o .idative fase starter med dehydrogenering ved C1-atom af glucose-6-phosphat, en reaktion katalyseret af glucose-6-phosphat dehydrogenase (G6PD). Reaktionsproduktet er 6-phosphogluconolacton. Omvendt reduceres NADP+ til NADPH under denne proces.

anden reaktion

6-phosphogluconolacton hydrolyseres til 6-phosphogluconat af et specifikt en .ym kaldet lactonase.,

Tredje Reaktion

Den oxidative decarboxylation af 6-phosphogluconate af gluconat-6-phosphat-dehydrogenase udbytter 3-keto-6-phosphogluconate, som er konverteret til ribulose-5-phosphat, et substrat for ikke-oxidative reaktioner, og NADPH.

ikke-O .idativ fase

denne anden ikke-o .idative fase er reversibel og reduktiv. Det giver pentoser anvendes i syntesen af nukleotider og katalyserer interkonvertering af 3, 4, 5, 6 og 7-carbon sukkerarter. Dette kan igen resultere i mellemprodukter, som for eksempel kan komme ind i glykolyse.,

Billede: “The non-oxidative trin af pentose fosfat pathway”, som Yikrazuul. Licens: CC BY-SA 3.0)

Første Reaktion

Ribulose-5-phosphat, der genereres i den oxidative fase er delvist konverteret til xylulose-5-fosfat, katalyseret af ribulose-5-phosphat-epimerase, og dels isomerized af enzymet phosphopentose isomerase (ribose-5-phosphat isomerase) til ribose-5-phosphat.,

anden reaktion

de 2 resulterende C5-kulhydrater er nu nødvendige til det næste trin: 5ylulose-5-phosphat tjener som C2-donor. Enzymet transketolase overførsler 2 carbon fragmenter til pentose ribose-5-phosphat, som giver glyceraldehyde-3-phosphate og sedoheptulose-7-fosfat.,

Tredje Reaktion

De 2 produkter af den foregående trin fortsætte med at overføre carbon fragmenter: enzymet transaldolase overførsler 3 kulstof atomer af sedoheptulose-7-fosfat at glyceraldehyde-3-phosphate; således 2 nye kulhydrater er genereret: erythrose-4-fosfat og fructose-6-fosfat.

den Fjerde Reaktion

Dette skridt er også katalyseret af en transketolase; sammen med erythrose-4-fosfat, der er genereret i det tredje reaktion, en anden xylulose-5-fosfat, som er brugt til at generere et andet fruktose-6-fosfat og en yderligere glyceraldehyde-3-phosphate.,

i sidste ende betyder dette, at 3 molekyler ribose-5-phosphat kan generere 2 molekyler fructose-6-phosphat og 1 molekyle glyceraldehyd-3-phosphat, som kan føres ind i den glycolytiske vej. Desuden kan fructose-6-phosphat omdannes tilbage til glucose-6-phosphat og indgå i en ny pentosephosphatvej.,

reguleringsmekanismer for pentosephosphatvejen

efterspørgslen og tilgængeligheden af forskellige reaktionsprodukter, mellemprodukter og substrater (startreaktanter) af vejen bestemmer, hvilken del af pentosephosphatvejen der er operativ, og hvor hurtigt delen er. Den vigtigste regulerende faktor er intracellulær NADP + koncentration.

i en celle med lave NADP+-niveauer hæmmes dehydrogeneringen af glucose-6-phosphat, hvilket betyder, at næppe nogen NADPH produceres., Først når NADPH er påkrævet til reduktive biosyntesereaktioner, er den første fase af pentosephosphatvejen aktiv. Det antages, at insulin opregulerer transkriptionshastigheden af glyceraldehyd-3-phosphat dehydrogenase, som forstærker det første trin i pentosephosphatvejen.mens koncentrationen af NADP+ hovedsageligt har en effekt på den første fase af pentosephosphatvejen, har koncentrationerne af forskellige substrater en tendens til at påvirke den anden fase.,

energibalance af pentosephosphatvejen

da pentosephosphatvejen og den glycolytiske vej er direkte forbundet og defineret ved et koordineret samspil eller udveksling af forskellige molekyler mellem dem, bestemmes udgangen af pentosephosphatvejen af cellens behov. Fire forskellige metaboliske situationer beskrives som følger:

hvis cellen for eksempel kræver mange nukleotider til DNA-syntese, skal den generere en stor mængde ribose-5-phosphat., Til dette kan cellen vende de ovenfor beskrevne reaktioner, og ved anvendelse af ATP kan der genereres 3 molekyler ribose-5-phosphat fra 2 fructose-6-phosphatmolekyler og 1 molekyle glyceraldehyd-3-phosphat.

Hvis cellen kræver både ribose-5-phosphat og NADPH, den oxidative fase af pentose fosfat pathway er udløst, danner 2 molekyler NADPH og 1 molekyle af ribose-5-phosphat fra 1 molekyle glukose-6-fosfat.,

Hvis cellen har behov for en stor mængde af NADPH for reduktiv biosyntese, vil det bruge produkterne fra reaktionen af anden fase af pentose fosfat pathway, glyceraldehyde-3-phosphate og fructose-6-fosfat, konvertere dem tilbage til glucose-6-fosfat og fodre dem i pentose fosfat pathway. På denne måde kan 1 molekyle glucose-6-phosphat omdanne 12 NADP+ til NADPH.,

Hvis cellen er behov for både NADPH og ATP, produkter af pentose fosfat pathway, nemlig fructose-6-phosphat og glyceraldehyde-3-phosphate, vil indtaste glycolytic vej (snarere end at vende tilbage til glucose-6-phosphat). Bump, 3 molekyler glucose-6-phosphat kan omdannes til 5 pyruvatmolekyler, 6 NADPH og 8 ATP.

Patofysiologi

Som nævnt ovenfor, NADPH, der genereres i pentose fosfat pathway spiller en central rolle i antioxidant-forsvar (cellulære afgiftning), da det reducerer oxideret glutathion., Glutathion er et tripeptid, der reducerer reaktive iltarter og dermed bekæmper den såkaldte o .idative stress, der forårsager mange sygdomme.

Hvis pentosephosphatvejen ikke fungerer korrekt, f.eks. i tilfælde af en G6PD-mangel, genereres en utilstrækkelig mængde NADPH. Da pentosephosphatvejen er den eneste kilde til reduceret glutathion i erytrocytter, fører dette til celleforfald; således er personer med G6PD-mangel i risiko for hæmolytisk anæmi. Den tilhørende kliniske præsentation kaldes Favisme.,

G6PD-mangel giver dog naturlig beskyttelse mod malaria, da de patogene parasitter kræver reduceret glutathion for deres vækst. Denne selektive fordel forklarer, hvorfor denne genetiske mangel er udbredt i Afrika syd for Sahara og Middelhavsområdet.