Пентозо-фосфатен път

В повечето животински тъкани съдбата на глюкозо 6-фосфата е преобразуването му до получаване на пируват в процеса гликолиза (виж тук), после пируватът се окислява при Цикъла на Кребс (цикъл на лимонен

В повечето животински тъкани съдбата на глюкозо 6-фосфата е преобразуването му до получаване на пируват в процеса гликолиза (виж тук), после пируватът се окислява при Цикъла на Кребс (цикъл на лимонената киселина), при което се получава много енергия за клетката. Глюкозо 6-фосфата има и друга катаболитна "съдба", при което отново се получават специални продукти, необходими за клетките. От огромна важнoст за някои тъкани е окислението на глюкозо 6-фосфата до пентозни фосфати по време на пентозофосфатния път (ПФП), наричан още фосфоглюконатен път или хексозо монофосфатен път.

При пентозофосфатния път на глюкозата (в аеробни условия) NADP+ (НАСФ+) е електрон акцептор, при което се получава NADPH (НАДФН). Бързоразделящи се клетки като тези в костния мозък, кожата и чревната лигавица, използват пентозофосфатния път, за да си осигурят съединения (пентози) необходими за синтезата на РНК, ДНК, коензими АТФ (ATP), (НАДН) NADH, FADH2 (ФАДН2) и коензим А. В други тъкани не е важно толкова получаването на пентози, а именно донора НАДН, който е нужнен за биосинтеза и за противодействие към кислородни радикали.

Тъкани и органи, в които се извършва богат синтез на мастни киселини (черен дроб, млечни жлези) или богат синтез на холестерол и стероидни хормони (черен дроб, надбъбречни жлези, полови жлези) изискват наличието на НАДН. Еритроцитите и клетките на лещата и роговицата на окото са пряко изложени на кислород и радиация. Чрез НАДН се предотвратява вредното действие на свободните радикали. Пентозофосфатният път (ПФП) има две фази: окислителна и неокислителна.

Окислителна фаза на ПФП:
Първата реакция от тази фаза от ПФП е окислението на глюкозо 6-фосфата чрез ензима глюкозо 6-фосфат дехидрогеназа до 6-фосфоглюконо-δ-лактон. Тук НАДФ+ е акцептор на електрон, при което се получава така необходимата за клетките редуцирана негова форма НАДФН.

Следващата стъпка е хидролиза на лактона до свободната киселина 6-фосфоглюконат чрез ензима лактоназа. 6-фосфоглюконатът претърпява окисление и декарбоксилиране чрез 6-фосфоглюконат дехидрогеназа, за да се образува кетопентозата рибулозо 5-фосфат. Тази рекация води до получаване на втора молекула НАДФН. Рибулозо 5-фосфатът се преобразува след това в рибозо 5-фосфат чрез ензима фосфопентозо изомераза. В някои тъкани ПФП приключва на това ниво и крайният резултат е получаване на НАДФН (2 молекули) и една молекула рибозо 5-фосфат, необходима за синтеза на нуклеотиди, от там и РНК, ДНК.

При неокислителната фаза на ПФП се редуцират получените пентозни фосфати до глюкозо 6-фосфат. Тук рибулозо 5-фосфатът е първият метаболит от тази фаза на ПФП. Той се епимеризира до ксилулозо 5-фосфат чрез рибозо 5-фосфат епимераза. Следва в серия от преподреждания на въглеродния скелет превръщането на 6 петвъглеродни захарни фосфати до 5 шествъглеродни захарни фосфати, допълвайки цикъла и позволявайки да продъджи окислението на глюкозо 6-фосфата с продукция на НАДФН. Продълженото рециклиране върви до получаването на 6 молекули СО2. Два ензима, които са уникални за ПФП, участват в тези преобразувания на хазарите: транскетолаза и трансалдолаза.

Транскетолазата катализира трансфера (пренасянето) на фрагмент от два въглеродни атома на кетозен донор към алдозен акцепор. При първото си участие в ПФП транскетолазата пренася С-1 и С-2 от ксилулозо 5-фосфата до рибозо 5-фосфат, при което се получава продукт със седем въглеродни атома: седохептулозо 7-фосфат. Останалият тривъглероден фрагмент от ксилулозо 5-фосфата е всъщност с името глицералдехид 3-фосфат.

Трансалдолазата катализира реакция, която е близка до алдолазната реакция от гликолизата (виж тук). Тривъглероден фрагмент от седохептулозо 3-фосфата се пренася и кондензира с глицералдехид 3-фосфата, при което се образува фруктозо 6-фосфат и остава тетрозата еритрозо 4-фосфат.

Тук отново се активира транскетолазата, която образува фруктозо 6-фосфат и глицералдехид 3-фосфат чрез нова молекула ксилулозо 5-фосфат + останалата молекула етритрозо 4-фосфат. Тоест в края на пентозофосфатния път (при тази фаза) се получават две молекули фруктозо 6-фосфат и една глицералдехид 3-фосфат. При повтаряне на тези реакции две молекули от глицералдехид 3-фосфат могат да се получат и да бъдат преобразувани в молекула 1,6-бисфосфат от глюконеогенезата (виж тук). Накрая двата ензима ФБФаза-1 и фосфохексозо изомераза преобразуват 1,6-бисфосфата до глюкозо 6-фосфат и ПФП приключва.

 

Автор: Албена Иванова