Пентозофосфатный шунт

Пентозофосфатный путь окисления глюкозы не связан с образованием энергии.

Значение ПФП:

1. Образование НАДФН

· для синтеза жирных кислот,

· холестерина и других стероидов,

· для синтеза глутаминовой кислоты из α‑кетоглутаровой кислоты (реакция восстановительного аминирования).

· для систем защиты клетки от свободно-радикального окисления (антиоксидантная защита).

2. Образование рибозо-5-фосфата, необходимого для синтеза нуклеиновых кислот.

Наиболее активно реакции ПФП идут в цитозоле клеток печени, жировой ткани, эритроцитах, коре надпочечников, молочной железе при лактации, менее интенсивно в скелетных мышцах.

Пентозофосфатный путь включает два этапа – окислительный и неокислительный.

На первом, окислительном, этапе глюкозо-6-фосфат в трех реакциях превращается в рибулозо-5-фосфат, реакции сопровождаются восстановлением двух молекул НАДФ до НАДФН.

Второй этап – этап структурных перестроек, благодаря которым пентозы возвращаются вфонд гексоз. В этих реакциях рибулозо-5-фосфат может изомеризоваться до рибозо-5-фосфата и ксилулозо-5-фосфата. Далее под влиянием ферментов транскетолазы и трансальдолазы происходят структурные перестройки с образованием иных моносахаридов. При реализации всех реакций второго этапа пентозы превращаются во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегидфосфат. Из глицеральдегид-3-фосфата при необходиости могут образоваться гексозы.

Связь пентозофосфатного пути и гликолиза

Судьба полученных фруктозо-6-фосфата и глицеральдегидфосфата различна в зависимости от ситуации и потребностей клетки. Поэтому метаболизм глюкозо-6-фосфата может идти по 4 различным механизмам.

Механизм 1. Потребность в НАДФН и рибозо-5-фосфате сбалансирована (например, при синтезе дезоксирибонуклеотидов). При таких условиях реакции идут обычным порядком – образуется две молекулы NADPH и одна молекула рибозо-5-фосфата из одной молекулы глюкозо-6-фосфата по окислительной ветви пентозофосфатного пути.

Механизм 2. Потребность в рибозо-5-фосфате значительно превышает потребность в НАДФН (например, синтез РНК) Большая часть глюкозо-6-фосфата превращается во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат по гликолитическому пути. Затем две молекулы фруктозо-6-фосфата и одна молекула глицеральдегид-3-фосфата под действием трансальдолазы и транскетолазы рекомбинируют в три молекулы рибозо-5-фосфата путем обращения реакции 2 этапа пентозофосфатного пути.

Механизм 3. Потребность в НАДФН значительно превышает потребность в рибозо-5-фосфате (например, биосинтез холестерола, жирных кислот). В этой ситуации по окислительным реакциям пентозофосфатного пути образуются НАДФН и рибулозо-5-фосфат. Далее, под действием транскетолазы и трансальдолазы, рибулозо-5-фосфат превращается в пентозо-5-фосфаты, во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат. В заключение происходит ресинтез глюкозо-6-фосфата из фруктозо-6-фосфата и глицеральдегидфосфата по пути глюконеогенеза. Подключение новых молекул глюкозо-6-фосфата позволяет поддерживать стехиометрию процесса.

Механизм 4. Потребность в НАДФН значительно превышает потребность в рибозо-5-фосфате и необходима энергия (например. антиоксидантная защита в эритроците). Глюкозо-6-фосфат превращается в рибозо-5-фосфат и далее во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат, которые (в отличие от механизма 3) вступают на гликолитический путь обмена, а не подвергаются обратному превращению в глюкозо-6-фосфат. Образованный пируват вступает в ЦТК. В результате происходит одновременное генерирование НАДФН и АТФ.