SZLAK
PENTOZOFOSFORANOWY

Alternatywna droga metabolizmu glukozy

Katarzyna Śmiejan

Ewa Wygnańska

Grupa V

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Szlak pentozofosforanowy bywa też

nazywany szlakiem

heksozomonofosforanowym

lub

fosfoglukonianowym

.

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Główne funkcje:



Generuje NADPH : potencjał redukcyjny

przypomnienie – NADH służy przede wszystkim do

syntezy ATP, a NADP dla redukcyjnych syntez (takich jak

biosynteza kwasów tłuszczowych, steroidów – dlatego

szlak jest bardzo aktywny w tk. Tłuszczowej, gruczołach

mlecznych, korze nadnerczy)



Dostarcza reszty RYBOZY (dla biosyntezy nukleotydów i

kwasów nukleinowych – RNA, DNA, NAD

+

, FAD

+

, ATP,

CoA)



Szlak współuczestniczy w wytwarzaniu endogennego

CO2



Szczególne znaczenie ma w tych tkankach, które

syntetyzują kwasy tłuszczowe i steroidy z ac CoA

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Ogólne informacje:



Zachodzi w cytozolu



Podstawową funkcją szlaku jest utlenienie glukozo-6-fosforanu

do rybozo-5-fosforanu i wytwarzanie NADPH



Rybozo-5-fosforan oraz jego pochodne są potrzebne do

syntezy RNA, DNA, NAD

+

, FAD

+

, ATP, ac CoA\



Utlenienie zachodzi przez odwodorowanie



Akceptorem wodorów jest NADP+



Szlak można podzielić na 2 etapy: nieodwracalny etap

oksydacyjny i odwracalny etap nieoksydacyjny



W jednym obrocie cyklu biorą udział jednocześnie 3 cząsteczki

glukozy



Sumaryczna reakcja:

Glukozo-6-fosforan + 2 NADP

+

+ H

2

O

Rybozo-5-fosforan + 2NADPH + 2H

+

+ CO

2

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

ETAP OKSYDACYJNY

I etap: glukozo-6-fosforan ulega

odwodorowaniu i dekarboksylacji
przechodząc w pentozę: rybulozo-5-
fosforan

W tym etapie następuje wytwarzanie

NADPH.

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Przebieg:



odwodorowanie glukozo-6-fosforanu przez

dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową

(enzym

zalezny od NADP) do fosfoglukonolaktonu



Hydroliza do 6-fosfoglukonianu przez enzym

hydrolazę

glukonolaktonową



Powstały 6-fosfoglukonian w drugim etapie

oksydacyjnym zostaje przekształcony do 3-keto-6-

fosfoglukonianu - związku pośredniego przez

dehydrogenazę 6-fosfoglukonianową

(zależna od

NADP)



Następnie ta sama dehydrogenaza przeprowadza

dekarboksylację z wytworzeniem ketopentozy:

rybulozo-5-fosforanu

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

ETAP NIEOKSYDACYJNY

II etap: rybulozo-5-fosforan jest

przekształcany z powrotem do
glukozo-6-fosforanu

W tym etapie głównymi

enzymatycznymi uczestnikami są
TRANSKETOLAZA i TRANSALDOLAZA

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Przebieg:



Rybulozo-5-fosforan jest substratem dla 2

enzymów:

-

3-epimeraza rybulozo-5-fosforanowa

,

która tworzy ksylulozo-5-fosforan

-

ketoizomeraza rybozo-5-fosforanowa

zmienia rybulozo-5-fosforan w rybozo-5-

fosforan (który może być źródłem rybozy

potrzebnej w syntezie nukleotydów i

kwasów nukleinowych)

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Jeśli potrzeba tylko niewiele rybozo-5-fosforanu do

syntezy, transketolaza i transaldolaza przekształcają

go do fruktozo-6-fosforanu i aldehydu-3-

fosfoglicerynowego.

TRANSKETOLAZA



przenosi dwuwęglową jednostkę (zawierającą węgle 1

i 2) z ketozy (ksylulozo-5-fosforan) na aldehydowy

węgiel cukru aldozy (rybozo-5-fosforan)



Ta reakcja wymaga udziału tiaminy (witaminy z grupy

B) w postaci koenzymu – DPT oraz Mg

2+

.



W wyniku tej reakcji powstaje siedmiowęglowa ketoza:

SEDOHEPTULOZO-7-FOSFORAN

i aldoza

GLICERALDEHYDO-3-FOSFORAN

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY



Wymienione produkty reakcji wchodzą w
reakcję TRANSALDOLACJI



Enzym

transaldolaza

umożliwia

przeniesienie trójwęglowej jednostki
dihydroksyacetonu (węgli 1-3) z ketozy:
sedoheptulozo-7-fosforan na aldozę:
gliceraldehydo-3-fosforan



Powstaje ketoza

FRUKTOZO-6-FOSFORAN

i

czterowęglowa aldoza

ERYTROZO-4-

FOSFORAN

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY



Następnie zachodzi reakcja z
udziałem

TRANSKETOLAZY



W niej ksylulozo-5-fosforan służy jako
dawca glikoloaldehydu, akceptorem
jest erytrozo-4-fosforan



Produktami są

FRUKTOZO-6-

FOSFORAN

i

GLICERALDEHYDO-3-

FOSFORAN

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Aby glukoza uległa całkowitemu utlenieniu

do CO

2

niezbędna jest obecność:



Enzymów szlaku glikolizy działających w
odwrotnym kierunku



Enzymu glukoneogenezy: fruktozo-1,6-
bisfosfatazy

Enzymy te przekształcają gliceraldehydo-3-

fosforan do glukozo-6-fosforanu.

GLIKOLIZA vs SZLAK

PENTOZOFOSFORANOWY



GLIKOLIZA

1.

Utlenianie następuje z

użyciem NAD

+

2.

CO

2

w ogóle nie jest

produktem glikolizy

3.

Generowanie ATP jest

zasadniczą funkcją glikolizy

4.

Fosforany rybozy nie

powstają podczas glikolizy



SZLAK

PENTOZOFOSFORANOWY

1.

Utlenianie następuje w

pierwszych reakcjach z

użyciem NADP

+

2.

CO

2

jest charakterystycznym

produktem szlaku

pentozofosforanowego

3.

ATP nie powstaje w szlaku

pentozofosforanowym

4.

Fosforany rybozy powstają w

szlaku pentozofosforanowym

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

1.

Równoważniki redukujące powstają w tych tkankach,

które są wyspecjalizowane w syntezach redukujących

2. Szlak pentozofosforanowy jest aktywny w :

a) wątrobie
b) tkance tłuszczowej
c) korze nadnerczy
d) tarczycy
e) erytrocytach
f) gruczole sutkowym w okresie laktacji

3. Wykazuje natomiast brak aktywności w:

a) gruczole sutkowym poza okresem laktacji
b) mała aktywność w mięśniu szkieletowym

4.

Obecność aktywnej lipogenezy albo układu zużywającego

NADPH z utworzeniem NADP+ pobudza aktywny rozkład

glukozy szlakiem pentozofosforanowym

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

KONTROLA SZLAKU PENTOZOFOSFORANOWEGO:

1.

Reakcje katalizowane przez transketolazę i transaldolazę są

odwracalne, dlatego końcowe produkty szlaku mogą się

zmieniać w zależności od metabolicznych potrzeb komórki

2.

Gdy potrzeba NADPH, a niepotrzebny jest rybozo-5-fosforan to

ulega on przekształceniu w glikolityczny intermediat i wchodzi

w cykl glikolizy

3.

Gdy natomiast potrzebny jest rybozo-5-fosforan, a nie

potrzeba NADPH, transketonaza i transaldolaza przekształcają

fruktozo-6-fosforan i aldehyd 3-fosfoglicerynowy w rybozo-5-

fosforan przez odwrócenie reakcji glikolitycznych

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

KONTROLA SZLAKU PENTOZOFOSFORANOWEGO:

4. Pierwsza reakcja szlaku pentozofosforanowego (utlenianie

glukozo-6-fosforanu z udziałem dehydrogenazy glukozo-6-
fosforanu)
a) nieodwracalna
b) ogranicza szybkość procesu
c) enzym ten jest regulowany przez NADP

+

5. Gdy komórka zużywa NADPH

a) zwiększa się stężenie NADP

+

b) następuje stymulacja dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej
c) działanie szlaku i regeneracja NADPH przebiegają szybciej

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

Szlak pentozofosforanowy wspomaga peroksydazę

glutationową w ochronie erytrocytów przed hemolizą:

a) szlak pentozofosforanowy w erytrocytach dostarcza

NADPH dla redukowania utlenionego glutationu

(reakcja

katalizowana przez reduktazę glutationową, zawierającą FAD)

b) zredukowany glutation usuwa z erytrocytów H

2

O

2

(reakcja katalizowana przez peroksydazę glutationową,

zawierającą selen)

c) reakcja ta jest ważna, ponieważ nagromadzenie H2O2

może skrócić czas życia erytrocytów

przez zwiększenie

szybkości utleniania hemoglobiny do methemoglobiny

BIBLIOGRAFIA



Biochemia Harpera, R.K.Murray



Biochemia Kręgowców, W. Minakowski



Biochemia , L. Stryer