Пентозофосфатный путь обмена углеводов: локализация, окислительные и неокислительные реакции цикла, их биологическое значение.
-Служит альтернативным путём окисления глюкоза- 6- фосфата. Он начинается с окисления глюкоза- 6- фосфата и его последующего декарбоксилирования, в результате которого отщепляется 1атом углерода. Данный путь локализован в цитоплазме. Состоит из 2х этапов: 1-окислительный,2 – неокислительный.
В норме доля ПФП, в котором превращение глюкозы невелико. Варьирует у разных организмов и зависит от типа ткани и её функционального состояния. Активно протекает в клетках печени, коры надпочечников, эритроцитах, эмбриональной ткани, в молочной железе в период лактации. Т.е активно протекает в клетках с интенсивным синтезом ЖК и стероидов, т.к в результате данного путиобразуется высокоэнергетический компонент НАДФ, который в цитоплазме используется для синтеза ЖК и стероидов.
Пентозофосфатный путь выполняет в организме две важнейшие метаболические функции:
он является главным источником НАДФН для синтеза жирных кислот, холестерола, стероидных гормонов, микросомального окисления; в эритроцитах НАДФН используется для восстановления глутатиона – вещества, препятствующего пероксидному гемолизу;
он является главным источником пентоз для синтеза нуклеотидов, нуклеиновых кислот, коферментов (АТФ, НАД, НАДФ, КоА-SН и др.).
В пентозофосфатном пути можно выделить две фазы - окислительную и неокислительную.
Исходным субстратом окислительной фазы является глюкозо-6-фосфат, который непосредственно подвергается дегидрированию с участием НАДФ-зависимой дегидрогеназы (рисунок 16.1, реакция 1). Продукт реакции гидролизуется (реакция 2), а образующийся 6-фосфоглюконат дегидрируется и декарбоксилируется (реакция 3). Таким образом, происходит укорочение углеродной цепи моносахарида на один углеродный атом («апотомия»), и образуется рибулозо-5-фосфат.
Рисунок 16.1. Реакции окислительной фазы пентозофосфатного пути.
Неокислительная фаза пентозофосфатного пути начинается с реакций изомеризации. В ходе этих реакций одна часть рибулозо-5-фосфата изомеризуется в рибозо-5-фосфат, другая - в ксилулозо-5-фосфат (рисунок 16.2, реакции 4 и 5).
Рисунок
16.2. Реакции
изомеризации рибулозо-5-фосфата.
Следуюшая реакция протекает при участии фермента транскетолазы, коферментом которой является тиаминдифосфат (производное витамина B1). В этой реакции происходит перенос двухуглеродного фрагмента с ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат:
Образовавшиеся продукты взаимодействуют между собой в реакции, которая катализируется трансальдолазой и заключается а переносе остатка дигидроксиацетона на глицеральдегид-3-фосфат.
Продукт
этой реакции эритрозо-4-фосфат участвует
во второй транскетолазной реакции
вместе со следующей молекулой
ксилулозо-5-фосфата:
Таким
образом, три молекулы пентозофосфатов
в результате реакций неокислительной
стадии превращаются в две молекулы
фруктозо-6-фосфата и одну молекулу
глицеральдегид-3-фосфата. Фруктозо-6-фосфат
может изомеризоваться в глюкозо-6-фосфат,
а глицеральдегид-3-фосфат может
подвергаться окислению в гликолизе или
изомеризоваться в дигидроксиацетонфосфат.
Последний вместе с другой молекулой
глицеральдегид-3-фосфата может образовывать
фруктозо-1,6-дифосфат, который также
способен переходить в глюкозо-6-фосфат.
16.1.5. Посредством пентозофосфатного пути может происходить полное окисление глюкозо-6-фосфата до шести молекул СО2. Все эти молекулы образуются из С-1-атомов шести молекул глюкозо-6-фосфата, а из образовавшихся при этом шести молекул рибулозо-5-фосфата снова регенерируются пять молекул глюкозо-6-фосфата:
Если упростить представленную схему, то получится:
Таким образом, полное окисление 1 молекулы глюкозы в пентозофосфатном пути сопровождается восстановлением 12 молекул НАДФ.