Madame Lelica

Bilde: «oxidativer Teil des Pentosephosphatweges» av Yikrazuul. Lisens: Public Domain –

– >

Definisjon

pentose fosfat veien kan bli referert til som den pentose fosfat syklus, phosphogluconate vei, hexose monophosphate syklus, eller Warburg-Dickens-Horecker shunt., De betyr det samme: bestemmelsen av NADPH og pentoses som kan brukes i andre biokjemiske trasé.

NADPH er hovedsakelig funnet i vev som biosynthetic prosesser er viktig, noe som betyr at i de vev, pentose fosfat vei er nødvendig for å generere NADPH ved å redusere glukose. Eksempler er hepatocytter og adipocytter, som syntetisere fettsyrer, eller eggstokkene, testiklene og binyrebarken, som syntetisere steroider.,

I tillegg til syntese av fettsyrer, NADPH er også nødvendig for biosyntesen av kolesterol, nevrotransmittere, og nukleotider via phosphoribosyl-pyrophosphate (PRPP). Videre, NADPH-avhengige reductases er involvert i vev avgiftning og er videre brukt i reduksjon av glutation i erytrocytter. Den pentose fosfat veien kan deles inn i 2 forskjellige faser: en første oksidativt og andre ikke-oksidativt (reduktiv fase). Begge prosesser foregår utelukkende i cytoplasma.,

Oksidativt Fase

I den første oksidativt fase av pentose fosfat vei, glukose er oksidert til å generere 2 molekyler av NADPH. Dette trinnet er i hovedsak irreversible, og det å begå trinn, som de reaksjonene er sterkt exergonic.

Image: ‘Oksidativt Fase» av Yikrazuul. Lisens: Public Domain

Første Reaksjon

Den første metabolitt av pentose fosfat vei er glukose-6-fosfat, 2 NADP+, og H2O., Oksidativt fase starter med dehydrogenation på C1 atom av glukose-6-fosfat, en reaksjon catalyzed av glukose-6-fosfat dehydrogenase (G6PD). Reaksjonen produktet er 6-phosphogluconolactone. I motsatt fall, NADP+ er redusert til NADPH i løpet av denne prosessen.

Andre Reaksjon

6-phosphogluconolactone er hydrolysert til 6-phosphogluconate av et bestemt enzym kalt lactonase.,

Tredje Reaksjon

oksidativt decarboxylation av 6-phosphogluconate av glukonat-6-fosfat dehydrogenase gir 3-keto-6-phosphogluconate, som er konvertert til ribulose-5-fosfat, et substrat for ikke-oksidativt reaksjoner, og NADPH.

Ikke-Oksidativt Fase

Denne andre, ikke-oksidativt fasen er reversible og reduktiv. Det gir pentoses brukes i syntesen av nukleotider og catalyzes interconversion av 3, 4, 5, 6, og 7-karbon sukker. Dette, i sin tur, kan resultere i intermediater, som, for eksempel, kan komme inn i glykolysen.,

Image: ‘ikke-oksidativt trinnene i pentose fosfat pathway» av Yikrazuul. Lisens: (CC BY-SA 3.0)

Første Reaksjon

Ribulose-5-fosfat som er generert i oksidativ fasen er delvis konvertert til xylulose-5-fosfat, catalyzed av ribulose-5-fosfat epimerase, og dels isomerized av enzymet phosphopentose isomerase (ribose-5-fosfat isomerase) til ribose-5-fosfat.,

Andre Reaksjon

2 som følge C5 karbohydrater er nå nødvendig for neste trinn: xylulose-5-fosfat fungerer som en C2 donor. Enzymet transketolase overføringer 2 carbon fragmenter til pentose ribose-5-fosfat, som gir glyceraldehyde-3-fosfat og sedoheptulose-7-fosfat.,

Tredje Reaksjon

2 produkter av forrige trinn fortsette å overføre karbon fragmenter: enzymet transaldolase overføringer 3 c-atomer av sedoheptulose-7-fosfat til glyceraldehyde-3-fosfat, og dermed, 2 nye karbohydrater er generert: erythrose-4-fosfat og fruktose-6-fosfat.

Fjerde Reaksjon

Dette trinnet er også catalyzed av en transketolase; sammen med erythrose-4-fosfat, som er generert i den tredje reaksjon, en annen xylulose-5-fosfat brukes til å generere en annen fruktose-6-fosfat og en ekstra glyceraldehyde-3-fosfat.,

til Slutt, dette betyr at 3 molekyler av ribose-5-fosfat kan generere 2 molekyler av fruktose-6-fosfat og 1 molekyl av glyceraldehyde-3-fosfat, som kan mates inn i glycolytic veien. Videre, fruktose-6-fosfat kan konverteres tilbake til glukose-6-fosfat og gå inn i en ny pentose fosfat veien.,

Mekanismer for Regulering av Pentose Fosfat Sti

etterspørsel og tilgjengelighet av annen reaksjon produkter, mellomprodukter, og underlag (starter reaktantene) av sti avgjør hvilken del av pentose fosfat vei er operative og hvor fort den delen er. Den viktigste regulerende faktor er intracellulære NADP+ konsentrasjon.

I en celle med lave NADP+ nivåer, dehydrogenation av glukose-6-fosfat er hemmet, noe som betyr at knapt noen NADPH er produsert., Bare når NADPH er nødvendig for reduktiv biosyntese reaksjoner, er den første fasen av pentose fosfat vei aktiv. Det er antatt at insulin upregulates transkripsjon pris av glyceraldehyde-3-fosfat dehydrogenase, som forsterker den første steg på pentose fosfat veien.

Mens konsentrasjonen av NADP+ hovedsakelig har en effekt på den første fasen av pentose fosfat vei, konsentrasjoner av forskjellige underlag har en tendens til å påvirke den andre fasen.,

energibalansen av Pentose Fosfat Sti

Som pentose fosfat stien og glycolytic veien er direkte koblet til og definert av et koordinert samspill eller utveksling av ulike molekyler mellom dem, produksjon av pentose fosfat vei er bestemt av den behov av cellen. Fire ulike metabolske situasjoner er beskrevet som følger:

Hvis cellen, for eksempel, krever mange nukleotider for DNA-syntese, det har å generere en stor mengde av ribose-5-fosfat., For dette, cellen kan reversere reaksjonen som er beskrevet ovenfor og, ved å bruke ATP, kan generere 3 molekyler av ribose-5-fosfat fra 2 fruktose-6-fosfat molekyler og 1 molekyl av glyceraldehyde-3-fosfat.

Hvis cellen krever både ribose-5-fosfat og NADPH, oksidativt fase av pentose fosfat vei er utløst, forming 2 molekyler av NADPH og 1 molekyl av ribose-5-fosfat fra 1 molekyl av glukose-6-fosfat.,

Hvis cellen trenger en stor mengde av NADPH for reduktiv biosyntese, vil den bruke den reaksjonsprodukter av den andre fasen av pentose fosfat vei, glyceraldehyde-3-fosfat og fruktose-6-fosfat, konvertere dem tilbake til glukose-6-fosfat og mate dem inn i den pentose fosfat veien. På denne måten, 1 molekyl av glukose-6-fosfat kan konvertere 12 NADP+ for å NADPH.,

Hvis cellen trenger både NADPH og ATP, produkter av pentose fosfat vei, nemlig fruktose-6-fosfat og glyceraldehyde-3-fosfat, vil gå inn i glycolytic vei (heller enn å gå tilbake til glukose-6-fosfat). Dunk, 3 molekyler av glukose-6-fosfat som kan konverteres til 5 pyruvate molekyler, 6 NADPH, og 8 ATP.

Pathophysiology

Som nevnt ovenfor, NADPH som genereres i pentose fosfat veien spiller en viktig rolle i antioksidant forsvar (mobil avgiftning) som det reduserer oksidert glutation., Glutation er en tripeptide som reduserer reaktive oksygen arter og dermed, bekjemper såkalt oksidativt stress som fører til mange sykdommer.

Hvis pentose fosfat veien ikke fungerer på riktig måte, for eksempel i tilfelle av en G6PD-mangel, en utilstrekkelig mengde NADPH er generert. Som pentose fosfat vei er den eneste kilden av redusert glutation i erytrocytter, dette fører til celle forfall; dermed, personer med G6PD-mangel er i fare for hemolytisk anemi. Tilhørende kliniske presentasjonen er kalt Favism.,

Imidlertid G6PD-mangel gir naturlig beskyttelse mot malaria som sykdomsfremkallende parasitter krever redusert glutation for deres vekst. Dette selektiv fordel forklarer hvorfor dette genetisk mangel er utbredt i sub-Sahara Afrika og Middelhavet regionen.