55 Вопрос

Представление о пентозофосфатном пути превращения глюкозы. Окислительные реакции (до образования рибулозо-5-фосфата). Суммарные результаты пентозофосфатного пути: образование НАДФН и пентоз. Распространение и физиологическое значение.

В пентозофосфатном пути превращения глюкозы можно выделить 2 части: окислительный и неокислительный пути образования пентоз. Окислительный путь образования пентоз включает 2 реакции дегидрирования. Коферментом дегидрогеназ является НАДФ⁺, который восстанавливается в НАДФН. Пентозы образуются в результате реакции окислительного декарбоксилирования. Неокислительный путь образования пентоз включает реакции переноса 2 и 3 углеродных фрагментов с одной молекулы на другую. Этот путь служит для синтеза пентоз. Неокислительный путь образования пентоз обратим=> может служить для образования гексоз и пентоз. Пентозофосфатный путь может функционировать в печени, жи ровой ткани, молочной железе, коре надпочечников эритроцитах.

Пентозофосфатный циклначинается сокисленияглюкозо-6-фосфата и последующего окислительногодекарбоксилированияпродукта (в результате отгексозофосфатаотщепляется первыйатомуглерода). Это первая, так называемая окислительная, стадияпентозофосфатного цикла. Вторая стадия включает неокислительные превращения пентозофосфатов с образованием исходного глюкозо-6-фосфата (рис. 10.12).Реакциипен-тозофосфатного цикла протекают в цитозолеклетки.

Первая реакция–дегидрированиеглюкозо-6-фосфата при участииферментаглюкоз о-6-фосфатдегидрогеназы икоферментаНАДФ+. Образовавшийся в ходереакции6-фосфоглюконо-δ-лактон – соединение нестабильное и с большой скоростью гидролизуется либо спонтанно, либо с помощьюфермента6-фосфоглюконолактоназы с образованием 6-фос-фоглюконовойкислоты(6-фосфоглюконат):

Во второй – окислительной – реакции, катализируемой 6-фосфоглюко-натдегидрогеназой (декарбоксилирующей), 6-фосфоглюконат дегидрируется и декарбоксилируется. В результате образуется фосфорилированная кетопентоза – D-рибулозо-5-фосфат и еще 1молекулаНАДФН:

Под действием соответствующей эпимеразы из рибулозо-5-фосфата может образоваться другая фосфопентоза – ксилулозо-5-фосфат. Кроме того, рибулозо-5-фосфат под влиянием особой изомеразылегко превращается в рибозо-5-фосфат. Между этими формами пентозофосфатов устанавливается состояние подвижногоравновесия:

При определенных условиях пентозофосфатный путь на этом этапе может быть завершен. Однако при других условиях наступает так называемый неокислительный этап (стадия) пентозофосфатного цикла.Реакцииэтого этапа не связаны с использованиемкислородаи протекают в анаэробных условиях. При этом образуютсявещества, характерные для первой стадиигликолиза(фруктозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-бисфосфат, фосфотрио-зы), а другие – специфические для пентозофосфатного пути (седогептулозо-7-фосфат, пентозо-5-фосфаты, эритрозо-4-фосфат).

Основными реакцияминеокислительной стадиипентозофосфатного циклаявляются транскетолазная и трансальдолазная. Этиреакциикатализируют превращение изомерных пентозо-5-фосфатов:

Коферментомв транскетолазнойреакциислужит ТПФ, играющий роль промежуточного переносчика гликольальдегидной группы от ксилулозо-5-фосфата к рибозо-5-фосфату. В результате образуется семиуглеродныймоносахаридседогептулозо-7-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат.

Транскетолазная реакцияв пентозном цикле встречается дважды, второй раз – при образовании фруктозо-6-фосфата и триозофосфата в результате взаимодействия второймолекулыксилулозо-5-фосфата с эритрозо-4-фосфатом:

Ферменттрансальдолаза катализирует перенос остатка диоксиацетона (но не свободного диоксиацетона) от седогептулозо-7-фосфата на гли-церальдегид-3-фосфат:

Шесть молекулглюкозо-6-фосфата, вступая впентозофосфатный цикл, образуют 6молекулрибулозо-5-фосфата и 6молекулСО2, после чего из 6молекулрибулозо-5-фосфата снова регенерируется 5молекулглюко-зо-6-фосфата (см. рис. 10.12). Однако это не означает, чтомолекулаглюкозо-6-фосфата, вступающая в цикл, полностью окисляется. Все 6молекулСО2 образуются из С-1-атомов 6молекулглюкозо-6-фосфата.

Валовое уравнение окислительной и неокислительной стадий пенто-зофосфатного цикла можно представить в следующем виде:

или

Образовавшийся НАДФН используется в цитозоле на восстановительные синтезы и, как правило, не участвует в окислительном фосфорилировании, протекающем в митохондрияхСчитают, что пентозофосфатный путь игликолиз, протекающие в ци-тозоле, взаимосвязаны и способны переключаться друг на друга в зависимости от соотношенияконцентрацийпромежуточных продуктов, образовавшихся вклетке.

Физиологический смысл пентозофосфатного цикла заключается в образовании большого разнообразияпростых сахаров, образовании молекул НАДФ. Н2, как источника водорода, необходимого для восстановительного синтеза аминокислот и жирных кислот, а также дополнительном источнике энергии. Чистый выход энергии в результате пентозофосфатного цикла составляет в пересчете на 1 молекулу глюкозы 35 молекул АТФ.