11. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы: окислительная стадия (химизм), неокислительная стадия синтеза пентоз. Суммарные реакции, распространение и биологическое значение.

Существует альтернативный путь распада углеводов – пентозофосфатный путь (также известен как цикл Варбурга – Диккенса – Хорекера – Энгельгардта).

В данном метаболическом пути выделяют две фазы:

1. Окислительная стадия (фаза) - превращение глюкозо – 6 – фосфата до рибулозо – 5 – фосфата:

2. Неокислительная стадия (фаза) – рибулозо – 5 – фосфат превращается во фруктозо – 6

• Фосфат:

Рибулозо – 5 – фосфат изначально превращается в ксилулозо – 5 - фосфат под действием эпимеразы и в рибозо – 5 – фосфат (под действием изомеразы).

Далее нужно просто уметь считать - вследствие того, что фосфат присоединяется в последнему атому углерода, то просто по цифрам (например, « - 5 – фосфат») мы уже можем судить о количестве атомов углерода в молекуле. И в первых трех реакциях нам просто демонстрируют, как получить 10 (5+5, 7+3, 4+6), а в последней реакции в сумме должна выходить 9 между продуктами и 9 между субстратами реакции.

1. Первая транскетолазная реакция (перенос гликолевого альдегида с ксилулозо – 5 – фосфата на рибозо - 5 – фосфат) (фермент транскетолаза, кофермент - ТДФ):

Рибозо – 5 – фосфат + Ксилулозо – 5 – фосфат = Седогептулозо – 7 – фосфат + Глицеральдегид – 3 - фосфат

2. Перенос дегидроксиацетолового фрагмента с седогептулозо – 7 – фосфата на глицеральдегид – 3 – фосфат (фермент трансальдолаза):

Седогептулозо – 7 – фосфат + Глицеральдегид – 3 – фосфат = Фруктозо – 6 – фосфат + Эритрозо – 4 – фосфат.

3. Перенос гликолевого альдегида с ксилулозо – 5 – фосфата на эритрозо – 4 – фосфат, или вторая транскетолазная реакция (фермент транскетолаза):

Ксилулозо – 5 – фосфат + Эритрозо – 4 – фосфат = Фруктозо – 6 - фосфат + Глицеральдегид

• 3 – фосфат.

Все (!) реакции неокислительной фазы ПФЦ обратимы. Суммарная реакция окислительной фазы ПФЦ:

Суммарная реакция полного процесса:

Распространение: Наиболее активно реакции цикла идут в цитозоле клеток печени, жировой ткани, эритроцитах, коре надпочечников, молочной железе при лактации, в половых железах, также в гораздо меньшей степени в скелетных мышцах.

Биологическое значение (по Строеву): ПФЦ выполняет следующие функции:

А) Синтетическая – главная функция ПФЦ – заключается в синтезе НАДФН2 и рибозо – 5 – фосфата.

НАДФН2 используется в следующих процессах:

o для синтеза жирных кислот,

o для синтеза холестерола и других стероидов (например, желчных кислот),

o для синтеза глутаминовой кислоты из α-кетоглутаровой кислоты (реакция восстановительного аминирования – обезвреживание аммиака),

o для синтеза дезоксирибонуклеотидов,

o для систем защиты клетки от свободно-радикального окисления (антиоксидантные системы),

o для деятельности цепи микросомального окисления (цитохром Р450) – в обезвреживании ядов и лекарств,

o для восстановления железа (III) метгемоглобина в железо (II) нормального гемоглобина,

o для реактивации фолиевой кислоты и витамина К.

Рибозо - 5 – фосфат же используется в синтезе нуклеозидов, нуклеотидов и гистидина.

Б) Амфиболическая (в переводе – двойственная) - эта функция заключается в том, что

ПФЦ является путем распада глюкозо – 6 – фосфата, но при этом в ПФЦ образуются НАДН2 и рибозо- 5 – фосфат, используемый в синтезе других соединений.

В) Энергетическая – заключается в том, что образуемый в ПФЦ глицеральдегид – 3- фосфат превращается в гликолизе с образованием энергии.