Madame Lelica

kép:” oxidativer Teil des Pentosephosphatweges ” by Yikrazuul. Licenc: Public Domain

Definition

a pentóz-foszfát útvonal pentóz-foszfát ciklusnak, foszfoglukonát útvonalnak, hexóz-monofoszfát ciklusnak vagy Warburg-Dickens-Horecker söntnek nevezhető., Mindannyian ugyanazt jelentik: a NADPH és pentózok biztosítását, amelyek más biokémiai útvonalakon is alkalmazhatók.

a NADPH elsősorban olyan szövetekben található meg, amelyekben a bioszintetikus folyamatok fontosak, ami azt jelenti, hogy ezekben a szövetekben a pentóz-foszfát út szükséges a NADPH előállításához a glükóz csökkentésével. Ilyenek például a zsírsavakat szintetizáló hepatociták és adipociták, vagy a szteroidokat szintetizáló petefészkek, herék és mellékvesekéreg.,

a zsírsavak szintézise mellett a NADPH szükséges a koleszterin, a neurotranszmitterek és a nukleotidok foszforibozil-pirofoszfát (PRPP) útján történő bioszintéziséhez is. Ezenkívül a NADPH-függő reduktázok részt vesznek a szövetek méregtelenítésében, és tovább alkalmazzák a glutation redukciójában az eritrocitákban. A pentóz-foszfát út 2 különálló fázisra osztható: az első oxidatív és a második nem oxidatív (reduktív) fázisra. Mindkét folyamat kizárólag a citoplazmában fordul elő.,

oxidatív fázis

a pentóz-foszfát út első oxidatív fázisában a glükóz oxidálódik, hogy 2 NADPH molekulát generáljon. Ez a lépés lényegében visszafordíthatatlan, az elkövetési lépés, mivel a reakciók erősen exergonikusak.

kép: Yikrazuul “oxidatív fázisa”. Licenc: Public Domain

első reakció

a pentóz-foszfát út kezdeti metabolitja a glükóz-6-foszfát, 2 NADP+ és H2O., Az oxidatív fázis a glükóz-6-foszfát C1 atom dehidrogénezésével kezdődik, amelyet glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz (G6PD) katalizál. A reakciótermék 6-foszfoglukonolakton. Ezzel szemben a NADP+ a folyamat során NADPH-ra csökken.

második reakció

6-a foszfoglukonolaktont egy specifikus laktonáz nevű enzim hidrolizálja 6-foszfoglukonátra.,

harmadik reakció

a 6-foszfoglukonát glukonát-6-foszfát-dehidrogenáz oxidatív dekarboxilációja 3-keto-6-foszfoglukonátot eredményez, amelyet ribulóz-5-foszfáttá alakítanak át, amely nem oxidatív reakciók szubsztrátja, és NADPH.

nem oxidatív fázis

Ez a második, nem oxidatív fázis reverzibilis és reduktív. A nukleotidok szintéziséhez használt pentózokat hoz létre, és katalizálja a 3, 4, 5, 6 és 7 széntartalmú cukrok közötti kölcsönhatást. Ez viszont intermediereket eredményezhet,amelyek például glikolízisbe léphetnek.,

kép: “a pentóz-foszfát út nem oxidatív lépései” yikrazuul által. Licenc: (CC BY-SA 3.0)

első reakció

az oxidatív fázisban keletkező ribulóz-5-foszfát részben xilulóz-5-foszfáttá alakul át, amelyet ribulóz-5-foszfát epimeráz katalizál, részben pedig a foszfopentóz-izomeráz (ribóz-5-foszfát izomeráz) enzim izomerizál.,

második reakció

a következő lépéshez 2 kapott C5 szénhidrátra van szükség: a xilulóz-5-foszfát C2 donorként szolgál. A transzketoláz enzim 2 szénfragmentumot juttat a pentóz ribóz-5-foszfátba, amely gliceraldehid-3-foszfátot és szedoheptulóz-7-foszfátot eredményez.,

Harmadik Reakció

A 2 termékek az előző lépés továbbra is át szén-töredékek: Az enzim transaldolase átutalások 3 szén atomok sedoheptulose-7-foszfát, hogy glyceraldehyde-3-foszfát; így 2 új szénhidrátok keletkeznek: erythrose-4-foszfát, valamint fruktóz-6-foszfát.

negyedik reakció

ezt a lépést transzketoláz is katalizálja; a harmadik reakcióban keletkező erythrose-4-foszfáttal együtt egy másik xilulóz-5-foszfátot használnak egy másik fruktóz-6-foszfát és egy további gliceraldehid-3-foszfát előállítására.,

végső soron ez azt jelenti, hogy 3 molekula ribóz-5-foszfát képes 2 molekula fruktóz-6-foszfátot és 1 molekula gliceraldehid-3-foszfátot előállítani, amelyek a glikolitikus úton táplálhatók. Ezenkívül a fruktóz-6-foszfát újra glükóz-6-foszfáttá alakítható, és új pentóz-foszfát útvonalba lép.,

A pentóz-foszfát útvonal szabályozási mechanizmusai

az útvonal különböző reakciótermékeinek, intermedierjeinek és szubsztrátjainak (kiindulási reagensek) igénye és rendelkezésre állása határozza meg, hogy a pentóz-foszfát út mely része működik, és milyen gyors a rész. A legfontosabb szabályozási tényező az intracelluláris NADP + koncentráció.

alacsony NADP+ szinttel rendelkező sejtben gátolják a glükóz-6-foszfát dehidrogénezését, ami azt jelenti, hogy alig keletkezik NADPH., Csak akkor, ha NADPH szükséges a reduktív bioszintézis reakciókhoz, a pentóz-foszfát út első fázisa aktív. Feltételezzük, hogy az inzulin szabályozza a gliceraldehid-3-foszfát-dehidrogenáz transzkripciós sebességét, amely felerősíti a pentóz-foszfát út első lépését.

míg a NADP+ koncentrációja elsősorban a pentóz-foszfát út első fázisára van hatással, a különböző szubsztrátok koncentrációja általában befolyásolja a második fázist.,

A pentóz-foszfát útvonal Energiaegyensúlya

mivel a pentóz-foszfát út és a glikolitikus út közvetlenül kapcsolódik egymáshoz, és a különböző molekulák összehangolt kölcsönhatása vagy cseréje határozza meg, a pentóz-foszfát útvonal kimenetét a sejt igényei határozzák meg. Négy különböző metabolikus helyzetet írnak le a következőképpen:

Ha például a sejt sok nukleotidot igényel a DNS szintéziséhez, nagy mennyiségű ribóz-5-foszfátot kell előállítania., Ehhez a sejt megfordíthatja a fent leírt reakciókat, és ATP alkalmazásával 3 molekula ribóz-5-foszfátot képes előállítani 2 fruktóz-6-foszfát molekulából és 1 molekula gliceraldehid-3-foszfátból.

Ha a sejt ribóz-5-foszfátot és NADPH-ot is igényel, akkor a pentóz-foszfát út oxidatív fázisa aktiválódik, amely 2 molekula NADPH-t és 1 molekula ribóz-5-foszfátot képez 1 molekula glükóz-6-foszfátból.,

Ha a sejtnek szüksége van a nagy mennyiségű NADPH a reduktív bioszintézis, akkor használd a reakció termékei a második szakasz a pentose foszfát út, glyceraldehyde-3-foszfát, valamint fruktóz-6-foszfát, konvertálni őket vissza, hogy a glükóz-6-foszfát, illetve etetés belőlük a pentose foszfát út. Ily módon 1 molekula glükóz-6-foszfát képes átalakítani 12 NADP+ NADPH.,

Ha a sejtnek mind NADPH-ra, mind ATP-re van szüksége, a pentóz-foszfát út termékei, nevezetesen a fruktóz-6-foszfát és a gliceraldehid-3-foszfát belépnek a glikolitikus útba (ahelyett, hogy visszatérnének a glükóz-6-foszfáthoz). Thud, 3 molekula glükóz-6-foszfát lehet alakítani 5 piruvát molekulák, 6 NADPH, 8 ATP.

patofiziológia

mint már említettük, a pentóz-foszfát útvonalon keletkező NADPH kulcsfontosságú szerepet játszik az antioxidáns védekezésben (sejtes méregtelenítés), mivel csökkenti az oxidált glutationot., A glutation egy olyan tripeptid, amely csökkenti a reaktív oxigénfajokat, így küzd az úgynevezett oxidatív stressz ellen, amely számos betegséget okoz.

Ha a pentóz-foszfát út nem működik megfelelően, például G6PD-hiány esetén elégtelen mennyiségű NADPH keletkezik. Mivel a pentóz-foszfát út az egyetlen redukált glutationforrás az eritrocitákban, ez sejtek bomlásához vezet; így a G6PD-hiányban szenvedő egyének veszélyeztetik a hemolitikus vérszegénységet. A kapcsolódó klinikai bemutatót Favizmusnak nevezik.,

a G6PD-hiány azonban természetes védelmet nyújt a malária ellen, mivel a patogén paraziták növekedésükhöz csökkent glutationra van szükségük. Ez a szelektív előny magyarázza, hogy ez a genetikai hiány miért elterjedt a Szaharától délre eső Afrikában és a Földközi-tenger térségében.