86 |
Глава 5 |
Пентозофосфатный путь |
Трансальдолаза катализирует перенос трехуглеродного фрагмента с се- догептулозо-7-фосфата на глицеральдегид-3-фосфат с образованием эритрозо-4-
фосфата и фруктозо-6-фосфата.
Реакция 8
Субстраты: |
Продукт: |
эритрозо-4-фосфат и |
глицеральдегид-3-фосфат и |
ксилулозо-5-фосфат |
фруктозо-6-фосфат |
|
|
Фермент: транскетолаза |
Кофермент: тиаминпирофосфат |
|
|
В последней реакции пентозофосфатного пути происходит перенос двухуглеродного фрагмента с ксилулозо-5-фосфата на эритрозо-4-фосфат. В результате образуются глицеральдегид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат (метаболиты гликолиза). Катализирует реакцию транскетолаза.
5.3Сценарии и регуляция пентозофосфатного пути
АРегуляция
Глюкозо-6-фосфат является субстратом как в гликолитическом, так и в пентозофосфатном пути. Если клетке нужна энергия, она направляет всю глюкозу по гликолитическому пути и синтезирует АТФ. Если клетке необходимы субстраты для биосинтеза — рибозо-5-фосфат и NADPH — глюкоза направляется по пентозофосфатному пути.
Молекулярной основой такой регуляции служит активность ключевых ферментов гликолиза и пентозофосфатного пути — фосфофруктокиназы и глюкозо-6-фос- фатдегидрогеназы. Фосфофруктокиназа ингибируется высокими концентрациями АТФ и цитрата, поэтому, когда в клетке достаточно энергии, гликолиз замедляется.
Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа ингибируется высокой концентрацией NADPH (сигнал о том, что в клетке достаточно восстановительных эквивалентов для анаболических процессов). Если уровень NADPH в клетке снижается, пентозофосфатный путь включается и образует NADPH и рибозо-5-фосфат.
Сценарии и регуляция пентозофосфатного пути 87
Б Сценарии пентозофосфатного пути
Взаимосвязь гликолиза и пентозофосфатного пути, а также потребности клетки можно рассмотреть на примере 4 сценариев (см. Рис. 25):
1.Клетке необходимы рибозо-5-фосфат и NADPH: в этом случае доми-
нируют первые 4 реакции пентозофосфатного пути. NADPH образуется в окислительной фазе пути, а рибозо-5-фосфат — в начале неокислительной фазы. Суммарное уравнение этого процесса:
Глюкозо-6-фосфат + 2NADP+ + H2O → Рибозо-5-фосфат + CO2 + 2NADPH + 2 H+
2.Клетке нужно больше рибозо-5-фосфата, чем NADPH: синтез ри-
бозо-5-фосфат возможен и без окислительной фазы пентозофосфатного пути. Реакции неокислительной фазы обратимы, а значит, продукты 8-й реакции могут служить субстратами в синтезе рибозо-5-фос- фата. В этом случае метаболиты гликолиза — глицеральдегид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат — запускают пентозофосфатный путь с последней реакции неокислительной фазы. Суммарное уравнение:
5 Глюкозо-6-фосфат + АТФ → 6 Рибозо-5-фосфат + АДФ + 2 H+
3.Клетке нужно больше NADPH, чем рибозо-5-фосфата: в этом случае клетка может синтезировать большое количество NADPH, а рибозо-5- фосфат направлять далее по пентозофосфатному пути. При отсутствии потребности клетки в рибозе её растущая концентрация будет сдвигать равновесие 6-й реакции пентозофосфатного пути в сторону образование продукта (принцип Ле Шателье). Продукты неокислительной фазы направляются в глюконеогенез. Суммарное уравнение:
6 |
Глюкозо-6-фосфат + 12 NADP+ + 6 H2O → |
|
6 Рибулозо-5-фосфат + 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ |
6 |
Рибулозо-5-фосфат → 5 Глюкозо-6-фосфат + Фн |
4. Клетке нужны NADPH и АТФ, а рибозо-5-фосфат — нет: в некото-
рых случаях клетке может потребоваться АТФ и NADPH. Этот сценарий схож с предыдущим, однако продукты неокислительной фазы — фрук- тозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат — направляются в гликолиз для синтеза АТФ и пирувата. Суммарное уравнение:
3 Глюкозо-6-фосфат + 5 NAD+ + 6 NADP+ + 8 АДФ + 5 Фн →
5 Пируват + 3 CO2 + 5 NADH + 6 NADPH + 8 АТФ + 2 H2O + 8 H+