III. Пластические пути обмена гл-6-ф

3.1 Пентозофосфатный цикл (шунт) (пфц)

Пентозофосфатный путь обмена глюкозы относят к анаэробным процессам. Это филогенетически древний путь, подобный набор реакций в растениях встречается при фотосинтезе углеводов. В организме человека ПФЦ является главным поставщиком пентоз и восстановленного пиридиннуклеотида НАДФН, у которого множество функций.

Ферменты ПФЦ локализованы в эритроцитах, лейкоцитах, в цитозоле клеток слюнных железах, коры надпочечников, жировой ткани, печени, молочной железы, семенников, кожи, глиальных структурах.

Процесс протекает в цитозоле клетки без участия О₂ и включает в себя две стадии: окислительную и неокислительную.

Реакции окислительной стадии

Глюкозо-6 -фосфат окисляется глюкозо-6-фосфат ДГ (НАДФ⁺- зависимой), образуется 6-ф-глюконолактон, который гидролизуется с участием фермента лактоназы.

При окислении полученной 6-фосфоглюконовой кислоты происходит одновременно декарбоксилирование, образуются рибулозо-5-ф и НАДФН.

Гл-6-ф-ДГ

1. Гл-6-ф + НАДФ⁺ ————> НАДФН + Н ⁺+ 6-ф-глюконолактон

лактоназа

2. 6-ф-глюконолактон-6-ф + Н₂О————> 6-ф-глюконовая кислота

6-ф—глюконат ДГ

3. 6-ф-глюконовая кислота + НАДФ⁺————>НАДФН + Н ⁺+СО₂ + рибулозо-5-ф

Рибулозо-5-ф изомеризуется, по мере необходимости, в рибозо-5-ф или ксилулозо-5ф для обеспечения второго неокислительной стадии.

Неокислительная стадия

На неокислительной стадии действуют ферменты класса лиаз - транскетолаы и трансальдолазы, в их составе кофермент - тиаминпирофосфат (витаминВ₁).

Этот этап активируется в том случае, когда ПФЦ «нарабатывает» НАДФН для различных пластических и других целей, и необходимо утилизовать полученные одновременно пентозы, поскольку накопление пентоз по принципу обратной связи ингибирует активность Гл-6-Ф-ДГ и начальную реакцию окисления.

Из трех моль пентоз образуются пять моль триоз (или 2 моль фруктозо-6-ф и 1 моль

3-ФГА) в результате переноса и перераспределения структурных единиц скелета пентоз в транскетолазных и трансальдолазных реакциях.

Рибозо-5-ф + 2 (ксилулозо-5-ф) ——> 5 (3-фГА) или 2 (фр-6-ф) + 3- фГА

(общее количество атомов углерода 15) (общее количество атомов углерода 15)

Если представить процесс по стадиям, то можно написать следующие реакции

Изомеразы

1) 2 (рибулозо- 5-ф) ——> рибозо-5-ф + ксилулозо-5-ф

Транскетолаза( В1)

2) рибозо-5-ф + ксилулозо-5-ф ——> 3-Ф-ГА + седогептулозо-7-Ф

(общее количество атомов углерода 10) (общее количество атомов углерода 10)

Трансальдолаза

3) седогептулозо-7-Ф + 3-Ф-ГА ——> эритрозо-4-ф + фруктозо-6-ф

(общее количество атомов углерода 10) (общее количество атомов углерода 10)

Транскетолаза (В₁)

4) эритрозо-4-ф + ксилулозо-5-ф ——> 3-Ф-ГА + фруктозо-6-ф

(общее количество атомов углерода 9) (общее количество атомов углерода 9)

• Общее уравнение ПФЦ:

6 Гл-6-ф + 12 НАДФ⁺+7 Н₂О ——> 6 СО₂ + 12 НАДФН+ Н⁺ + 5 гл-6-ф + Ф

(36 атомов углерода) (6 атомов углерода + 30 атомов углерода= 36 атомов))

Значение ПФЦ

1. Главный источник образования НАДФН. Потребителями НАДФН являются:

- система микросомального окисления (МСО)

- антиоксидантная защита в процессах образования активных форм кислорода и перекисного окисления липидов

-защита гемоглобина от превращения в метгемоглобин, неспособный транспортировать

кислород (метгемоглобинредуктазная система )

- активация витамина Д в процессе реакций гидроксилирования

- пластический обмен - синтез жирных кислот, холестерина, пуриновых, пиримидиновых соединений.

- метаболизм пуриновых соединений до мочевой кислоты.

2.Синтез пентоз, необходимых для образования нуклеотидов, динуклеотидов (АТФ, ГТФ, НАД, ФАД и др) и нуклеиновых кислот.

3 Синтез 3-ФГА. Связь с гликолизом осуществляется через 3-ф-ГА - эта связь объясняет термин «шунт», важна в обеспечении метаболизма в эритроците. В жировой ткани из 3-ФГА образуется

3- фосфоглицерол - субстрат для синтеза триглицеридов и фосфолипидов.

Причины нарушения ПФЦ:

1.Недостаток тиамина в продуктах питания или нарушение его тканевого обмена.

2. Генетические дефекты Гл-6-ф-ДГ (описано более 250 патологических изоформ). Особенно опасно нарушение в эритроцитах:

- снижается концентрация восстановленного антиоксиданта глутатиона

- увеличивается количество активных форм кислорода

-возникает нарушение пластичности мембран эритоцитов - появляется риск гемолиза эритроцитов

Клинические проявления дефекта Гл-6-ф-ДГ.

Характерны приступы гемолитической анемии. Возникают под влиянием провоцирующих агентов: некоторые лекарственные соединения (сульфаниламиды, анальгетики, противомалярийные и др), из пищевых продуктов бобовые (фасоль, горох),