ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ЦИКЛ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ЦИКЛ (пентозный путь, гексо-зомонофосфатный шунт, фосфоглюконатный путь), совокупность обратимых ферментативных р-ций, в результате к-рых происходит окисление глюкозы до CO2 с образованием восстановленного никотинамидадениндинуклеотид-фосфата (НАДФН) и H + , а также синтез фосфорилир. Сахаров, содержащих от 3 до 7 атомов С.

П. ц. осуществляется в цитозоле (жидкой фазе) клеток животных, растений (особенно в темноте) и микроорганизмов. У растений часть р-ций П. ц. участвует также в образовании гексоз при фотосинтезе.

РЕАКЦИИ ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ЦИКЛА И ФЕРМЕНТЫ ИХ КАТАЛИЗИРУЮЩИЕ

Номер р-ции на схеме

Р-ции

Фермент, катализирующий р-цию

1

6 Глюкозо-6-фосфат + 6 НАДФ 3529-64.jpg6 6-Фосфоглюко-нолактон + 6 НАДФН + 6Н+

Глюкозо-6-фос-

фат-дегидроге-наза

2

6 6-Фосфоглюконолактон3529-65.jpg6 6-Фосфоглюконат

Лактоназа

3

6 6-Фосфоглюконат + 6 НАДФ3529-66.jpg6 Риболозо-5-фосфат + 6 НАДФН + 6 H+ + 6CO2

6-Фосфоглюко-нат-дегидроге-наза

4

2 Рибулозо-5-фосфат3529-67.jpg2 Рибозо-5-фосфат

Пентозоизоме-раза

5

4 Рибулозо-5-фосфат 3529-68.jpg 4 2-Ксилулозо-5-фосфат

Фосфорибулозо-эпимераза

6

2 Ксилолуозо-5-фосфат + 2 Рибозо-5-фосфат3529-69.jpg 2 Седогептулозо-7-фосфат + 2 Глиперальдегид-3-фосфат

Транскетолаза

7

2 Седогептулозо-7-фосфат + 2 Глицеральдегид-3-фосфат3529-70.jpg2 Эритрозо-4-фосфат + 2 Фруктозо-6-фосфат

Трансальдолаза

8

2 Ксилулозо-5-фосфат + 2 Эритрозо-4-фосфат3529-71.jpg 2 Глицеральдегид-3-фосфат + 2 Фруктозо-6-фосфат

Транскетолаза

9

Глицеральдегид-3-фосфат3529-72.jpgДигидроксиацетон-фосфат

Триозофосфат-изомераза

10

Дигидроксиацетонфосфат + Глицеральдегид-3-фос-фат3529-73.jpgФруктозо- 1 ,6-дифосфат

Альдолаза

11

Фруктозе- 1, 6- дифосфат3529-74.jpgФруктозо-6-фосфат +

+3529-75.jpg

Фруктозо-бис-фосфатаза

12

5 Фруктозо-6-фосфат3529-76.jpg5 Глюкозо-6-фосфат

Гексозофосфат-изомераза

Суммарный процесс: 6 Глюкозо-6-фосфат + 12 НАДФ3529-77.jpg5 Глюкозо-6-фос-фат+6 CO2 + 12 НАДФН +12H+ + 3529-78.jpg

3529-79.jpg

Первая (окислит.) стадия П. ц. (р-ции 1-3, см. схему) осуществляется с образованием НАДФН (осуществляет восстановление субстратов в организме) и рибулозо-5-фос-фата, к-рый затем превращ. в рибозо-5-фосфат (все сахара находятся в D-форме), входящий в состав молекул ряда важнейших прир. соед. (нуклеиновых к-т, нуклеотидов и др.). На неокислит. стадии П. ц. (остальные р-ции) в результате взаимопревращения Сахаров образуются промежут. продукты гликолиза (фруктозо-6-фосфат, глицеральдегид-3-фосфат) и таким образом осуществляется обратимая связь П. ц. с гликолитич. путем метаболизма глюкозы.

В отличие от др. осн. путей метаболизма углеводов (гликолиза, трикарбоновых кислот цикла)функционирование П. ц. нельзя представить в виде линейной последовательности р-ций, приводящей непосредственно от 1 молекулы глюкозо-6-фосфата к 6 молекулам CO2. П. ц. характеризуется возможностью многообразных взаимопревращений его метаболитов, происходящих по неск. альтернативным путям. Р-ции отдельных стадий П. ц. (их стехиометрия) и суммарная р-ция цикла приведены в таблице.

Важная особенность П. ц. (в сравнении с др. путями метаболизма углеводов)-его гибкость. Если потребность в рибозо-5-фосфате значительно превышает потребность в НАДФН, то б.ч. глюкозо-6-фосфата по гликолитич. пути превращ. в глицеральдегид-3-фосфат, 1 молекула к-рого, вступая в р-ции с 2 молекулами фруктозо-6-фосфата, превращ. в 3 молекулы рибозо-5-фосфата (обращение р-ций 6-8).

В случаях, когда потребность в НАДФН и рибозо-5-фосфате сбалансирована, преобладающими становятся р-ции окислит, стадии П. ц. и р-ция 4. Суммарное ур-ние такого процесса:

Глюкозо-6-фосфат + 2 НАДФ + H2O 3529-80.jpgри-бозо-5-фосфат + 2 НАДФН + 2 H+ + CO2

Если потребность в НАДФН значительно превышает потребность в рибозо-5-фос-фате, происходит полное окисление глю-козо-6-фосфата до CO2, включающее окислит, стадию П. ц. и ресинтез глюкозо-6-фос-фата из фруктозо-6-фосфата по пути глю-конеогенеза (р-ции 1-4, 6, 10-12). В этом случае суммарное ур-ние р-ции:

Глюкозо-6-фосфат + 12 НАДФ + 7 H2O3529-81.jpg6CO2 + 12 НАДФН + 12 H+ + H3PO4

В условиях, когда потребность в НАДФН значительно превышает потребность в рибозо-5-фосфате, возможна реализация др. механизма, в соответствии с к-рым образующийся рибозо-5-фосфат превращ. не в глюкозо-6-фосфат, а в пиро-виноградную к-ту (пируват) в результате гликолиза фруктозо-6-фосфата и глице-ральдегид-3-фосфата, образующихся в р-циях 6-8. При этом образуются НАДФН, НАДН (восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотида) и АТФ по суммарному ур-нию:

3 глюкозо-6-фосфат + 6 НАДФ + 5 НАД + + 5 H3PO4 + 8 АДФ3529-82.jpg5 пируват + 3 CO2 + + НАДФН + 5 НАДН + 8 АТФ + 2 H2O + 8H +

HАД - окисленная форма НАДН, АДФ-аденозиндифосфат Образующаяся пировиноградная к-та может далее претерпевать превращ. в цикле трикарбоновых к-т (при этом образуется АТФ) в др. р-циях в обмене в-в.

Регуляция направленности р-ций в П. ц. осуществляется гл. обр. ферментами, участвующими в этом цикле: избыток того или иного субстрата подавляет активность фермента, катализирующего его синтез, или активирует фермент, катализирующий его трансформацию в др. соединение.

Относит. кол-ва глюкозы, превращающиеся через П. ц., неодинаковы в разных тканях. В мышцах скорость П. ц. очень низка, а в печени не менее 30% CO2 образуется при окислении глюкозы в П. ц. В др. тканях, где активно проходит биосинтез жирных к-т и стероидов (семенниках, жировой ткани, лейкоцитах, коре надпочечников, молочной железе), доля П. ц. в окислит. метаболизме глюкозы также очень значительна.

Интенсивность П. ц. зависит от функцион. состояния ткани и от гормонального статуса (напр., в печени резко снижается при голодании из-за инактивации дегидрогеназ П. ц. и восстанавливается вскоре после кормления). Скорость П. ц. регулируется в первую очередь концентрацией НАДФН. Обе дегидрогеназы П. ц. (р-ции 1 и 3) чувствительны к изменению величины отношения НАДФ/НАДФН: при его величине 0,02 активность дегидрогеназ в печени максимальна, а при величине 0,01 снижается на 90%. Интенсивный П. ц. происходит в эритроцитах, что связано с необходимостью НАДФН-зависимого восстановления глутатиона кофактора глутатионредуктазы эритроцитов.

Нарушения функционирования нек-рых ферментов П. ц. приводят к развитию тяжелых заболеваний человека. Недостаточность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы в эритроцитах служит причиной лек. гемолитич. анемии, а снижение активности транскетолазы в результате нарушения ее способности связывать тиамин приводит к развитию нервно-психич. расстройства синдрома Вернике Корсакова.

Открытие О. Варбугом в 1931 фермента глюкозо-6-фос-фат-дегидрогеназы, катализирующего первую р-цию П. ц., сделало возможным его полную расшифровку, к-рую осуществили F Дикенс, Ф. Липман, Э. Рэкер и Б. Хорекер.

Лит Основы биохимии, пер. с англ., т. 2. M.. 1981.c 599 608; Страйер Л.. Биохимия, пер с анг.1 .т 2. M , 1985, с 95 105: Reflections on biochemistry, Oxf., 1976



===
Исп. литература для статьи «ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ЦИКЛ»: нет данных

Страница «ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ЦИКЛ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков