Pentóz-foszfát út


A pentóz-foszfát út, más néven foszfoglukonát út vagy hexóz-monofoszfát út a legtöbb állati szövetben megtalálható. A legtöbb állati szövetben a glükóz 6-foszfát lebontása a glikolízis folyamatában alakul át piruváttá (piroszőlősav), amely a Citromsavciklusban alakul tovább és a Citromsavciklusban termelődött NADH+H+ és FADH2 folytatja az útját a légzési lánc felé, amelynek a végeredménye az ATP.

De egyes szövetekben a glükóz 6-foszfát átalakulása nem a glikolízis felé, hanem az úgynevezett pentóz-foszfát-út felé megy. Ezen az útvonalon a glükóz 6-foszfátból oxidációs reakciókon keresztül pentóz-foszfátok keletkeznek. Ebben az oxidatív útvonalban az elektron akceptor a NADP+, így NADPH+H+-á alakul. 

A gyorsan osztódó sejtek, mint a vörös csontvelő, bőr, bélnyálkahártya és a tumorok, használják nagy mennyiségben a pentózt, amely esetünkben a ribóz 5-foszfát, azért, hogy RNS-t, DNS-t, ATP-t, NADH-t, FADH2-t és koenzim-A-t készítsenek.

Más szövetekben a pentóz-foszfát-út esszenciális terméke nem a ribóz 5-foszfát, hanem az elektron donor NADPH+H+, amely feltétlenül szükséges a reduktív bioszintézisekhez vagy az oxigén szabad gyökök (reaktív oxigén származékok, ROS) hatástalanításához.

Azok a szövetek, amelyek intenzív zsírsavszintézist végeznek (máj, zsírszövet, laktáló emlő) vagy nagyon aktív koleszterin vagy szteroid hormon szintézist végeznek (máj, gonádok, mellékvesék) nagyon sok NADPH+H+-t igényelnek, ezt az igényt pedig a pentóz-foszfát-út elégíti ki. A vörösvértestek (vörösvérsejtek, erythrocyták), a szemlencse és cornea (szaruhártya) közvetlen oxigén behatásnak vannak kitéve, amely oxigén szabad gyököket hoz létre, amely károsítja ezeket a sejteket, de a NADPH+H+ és a GSH (glutation) redukálják ezeket a szabad gyököket, így védik az oxidatív károsodásoktól a sejtek alkotórészeit, mint például a fehérjéket, lipideket és egyéb oxidációra érzékeny molekulákat. 

A pentóz-foszfát utat két nagy részre lehet osztani: oxidatív fázisra és nem oxidatív fázisra.

A pentóz-foszfát út két szakaszaSzerkesztés

Oxidatív fázisSzerkesztés

A PPP (pentóz-foszfát-út) azon része, amelyben a pentóz-foszfátok és a NADPH+H+-ok keletkeznek.

ReakciókSzerkesztés

  1.  A PPP első reakciója a glükóz 6-foszfát oxidációja. Ezt a reakciót a glükóz 6-foszfát dehidrogenáz (G6PD) enzim katalizálja. A reakció végterméke a 6-foszfoglükono-δ-lakton. Az elektron akceptor pedig a NADP+.
  2. Ezután a 6-foszfoglukono-δ-lakton hidrolizál a l-foszfoglükonoaktonáz enzim katalizációjával 6-foszfoglükonáttá, ez egy reverzibilis lépés.
  3. A következő reakció lévén a 6-foszfoglukonát oxidálódik és dekarboxilálódik a 6-foszfoglükonát dehidrogenáz segítségével. A reakció terméke a D-ribulóz 5-foszfát. Ebben a reakcióban is keletkezik egy NADPH+H+ és keletkezik egy CO2.
  4.  A következő reakciót a foszfopentóz izomeráz enzim segíti. Ebben a reakcióban a D-ribulóz 5-foszfát alakul át D-ribóz 5-foszfáttá. Ez a reakció reverzibilis folyamat.

Egyes szövetekben itt meg is áll a reakciósorozat.

Az oxidatív fázis nettó egyenlete

Glükóz 6-foszfát + 2 NADP+ + H2O à ribóz 5-foszfát + 2 NADPH + 2 H+ + CO2

Nem oxidatív fázisSzerkesztés

A PPP azon része, amelyben a pentóz foszfátok visszaalakulnak glükóz 6-foszfáttá.

Azokban a szövetekben, ahol elsősorban NADPH kell és nem pentóz-foszfát, ott megy végbe ez a reakciósorozat, hogy a felesleges ribulóz 5-foszfátok visszaalakuljanak glükóz 6-foszfáttá.

ReakciókSzerkesztés

  1.   A nem oxidatív fázis első reakciója a ribulóz 5-foszfát átalakítása xilulóz 5-foszfáttá a ribulóz 5-foszfát epimeráz enzim segítségével.
  2.   A transzketoláz reakció katalizálja két szénváz töredék áthelyezését egy ketóz donorról egy aldóz akceptorra (befogadó). A donor a Xylulose-5-foszfát, az akceptor a ribóz-5-foszfát. A donor ebben az esetben a C-1 és C-2-es töredékét helyezi át az enzim az akceptorra, így a reakció végére kapunk egy 7 szénatomos molekula, a sedoheptulóz 7-foszfát. A visszamaradt 3 szénatomos töredék a xylulózból a glicerinaldehid 3-foszfát. A transzketoláz reakcióhoz elengedhetetlen a TPP (tiamin pirofoszfát) mint kofaktor.
  3. A transzaldoláz reakció hasonló a glikolízis aldoláz reakciójához. A sedoheptulóz 7-foszfátról egy 3 szénatomos töredéket helyez át az enzim a glicerinaldehid 3-foszfára, így kialakítja a fruktóz 6-foszfátot és a maradékból az eritróz 4-foszfátot, ami egy 4 szénatomos molekula.
  4. Ekkor még egyszer végbemegy egy transzketoláz reakció, amely egy fruktóz 6-foszfátot és egy glicerinaldehid 3- foszfátot hoz lére xilulóz 5-foszfátból és eritróz 4-foszfátból.
  5. Két glicerinaldehid 3-foszfátból a glikolízis enzimjeinek segítségével először fruktóz-1,6-biszfoszfáttá (trióz foszfát izomeráz, aldoláz, fruktóz 1,6-biszfoszfatáz), majd glukóz 6-foszfáttá (foszfohexóz izomeráz) alakulnak.

A pentóz foszfát-út összes enzime a citoplazmában található.

 
Pentóz-foszfát út lehetséges módjai az igények szerint

A Pentóz-foszfát-út módjaiSzerkesztés

  1. mód: Ribóz 5-foszfátra van szükség
  2. mód: Ribóz 5-foszfátra és NADPH+H+-ra is szükség van
  3. mód: NADPH+H+-ra van szükség
  4. mód: NADPH+H+-ra és ATP-re van szükség

SzabályozásSzerkesztés

A glukóz 6-foszfát magas intracelluláris szintje serkenti a PPP-t.

A NADPH+H+ magas szintje gátolja, a NADP+ magas szintje pedig serkenti a PPP-t. A NADP+ a PPP allosztérikus aktivátora. A NADP+ a glukóz 6-foszfát dehidrogenáz működésének befolyásolásán keresztül szabályozza a PPP-t.

Ha a PPP lelassul, akkor a felhalmozódó glukóz 6-foszfát a glikolízis útján fognak haladni.

BetegségSzerkesztés

Wernicke-Korsakoff szindróma: ez egy súlyos tiamin hiányos állapot. A tiamin az egyik komponense a TPP-nek, így ennek a defektusakor a transzketoláz reakció szenved zavart. A betegség sokkal gyakoribb alkoholistáknál, mert a krónikus alkoholfogyasztás csökkenti a tiamin abszorpcióját (felszívódását) a bélrendszerből. Egy másik lehetősége a betegség kialakulásának a glukóz 6-foszfát dehidrogenázt kódoló gén mutációja. Tünetek: a PPP lelassul, súlyos memóriazavar, zavartság, parciális paralysis (részleges bénulás). [1]

JegyzetekSzerkesztés

  1. Lehninger: Principles of Biochemistry