SZLAK

PENTOZOFOSFORANOWY

WYTWARZANIE POTENCJAŁU

REDUKCYJNEGO

CO TO JEST POTENCJAŁ

REDUKCYJNY?

• Źródłem łatwo dostępnego potencjału redukcyjnego

w komórce jest NADPH

• NADPH różni się od NADH grupa fosforanową przy C-

2 jednej z ryboz

• Między NADPH a NADH istnieje zasadnicza różnica

funkcji pełnionych w większości reakcji
biochemicznych

• NADH jest utleniany w łańcuchu oddechowym, a

wydzielona przy tym energia zostaje zużyta do
syntezy ATP

• NADPH służy jako donor protonów i elektronów

podczas redukcyjnych procesów biosyntezy

ANABOLICZNY i KATABOLICZNY ŁADUNEK ENERGII

• ARC (anabolic reduction charge)

ARC = [NADPH]/[NADPH] + [NADP]

• CRC (catabolic reduction charge)

CRC = [NADH]/[NADH] + [NAD]

Szlak fosforanów pentoz (pentozofosforanowy, cykl

pentozowy, szlak heksozomonofosforanowy, szlak

fosfoglukonianowy utleniający) prowadzi do syntezy NADPH i

pięciowęglowych cukrów

• NADPH jest wytwarzany w szlaku

pentozofosforanowym z równoczesnym
utlenieniem glukozo-6-fosforanu do rybozo-5-
fosforanu

• Ryboza i jego pochodne są składnikami wielu

związków bardzo ważnych biologicznie, takich jak

ATP, CoA, NAD, FAD, RNA i DNA

• Glukozo-6-fosforan + 2 NADP + H

2

O → rybozo-5-

fosforan + 2 NADPH + 2 H

+

+ CO

2

Podczas przekształcania glukozo-6-fosforanu w

rybulozo-6-fosforan powstają dwie cząsteczki

NADPH

Rybulozo-5-fosforan ulega izomeryzacji do

rybozo-5-fosforanu przez endiolowy związek

pośredni

Transketolaza i transaldolaza wiążą szlak

pentozofosforanowy z glikolizą

• Wiele komórek przeprowadza dużo więcej syntez

redukcyjnych zależnych od NADPH niż tylko
synteza rybulozo-5-P

• W takich przypadkach rybozo-5-P przekształca się

z udziałem

transketolazy

i

transaldolazy

w

aldehyd-3-fosfoglicerynowy i fruktozo-6-P.

• Enzymy te tworzą odwracalne przejście między

glikolizą a szlakiem pentozofosforanowym
katalizując następujące trzy reakcje odwracalne:

Pierwsza reakcja

• Pierwszą z trzech reakcji łączących szlak

pentozofosforanowy z

glikolizą

jest tworzenie się

dwóch pentoz:

• Aldehydu 3-fosfoglicerynowego

• Sedoheptulozo-7-fosforanu

Po zsumowaniu tych reakcji otrzymujemy:

2 ksylulozo-5-fosforan + rybozo-5-fosforan↔ 2

fruktozo-6-fosforan + aldehyd 3-

fosfoglicerynowy

Ponieważ ksylulozo-5-fosforan może być

tworzony z rybozo-5-fosforanu poprzez

działanie izomerazy pentozofosforanowej i

epimerazy pentozofosforanowej, wychodząc

od rybozo-5-fosforanu otrzymujemy:

3 rybozo-5-fosforan ↔2 fruktozo-6-fosforan +

aldehyd 3-fosfoglicerynowy

Stężenie NADP reguluje szybkość przemian szlaku

pentozofosforanowego

• Odwodorowanie glukozo-6-P, pierwsza reakcja w

odgałęzieniu utleniającym szlaku

pentozofosforanowego jest zasadniczo nieodwracalna

• Reakcja ta ogranicza szybkość procesu w warunkach

fizjologicznych i jest miejscem kontroli szlaku

• Najważniejszym czynnikiem regulującym tę reakcję

jest poziom NADP – akceptora elektronów podczas

utleniania glukozo-6-P

• Tworzenie się NADPH jest ściśle powiązane z jego

wykorzystaniem w syntezach redukcyjnych

• Nieutleniające odgałęzienie szlaku

pentofosforanowego jest regulowane przez

dostępność substratów

O odpływie glukozo-6-fosforanu decyduje

zapotrzebowanie na NADPH, rybozo-5-fosforan i ATP

Losy glukozo-6-fosforanu w różnych

sytuacjach metabolicznych:

Sytuacja pierwsza:

• Potrzeba o wiele więcej rybozo-5-

fosforanu niż NADPH

5 glukozo-6-P + ATP → 6 rybozo-5-P + ADP + H

+

SYTUACJA DRUGA:

• Zapotrzebowanie na NADPH i rybozo-5-P

jest zrównoważone

• W takim przypadku dominuje przemiana glukozo-

6-P prowadząca do dwu NADPH i jednego rybozo-
5-P w ramach utleniającego odgałęzienia szlaku
pentozofosforanowego

glukozo-6-P + 2 NADP + H

2

O → rybozo-5-P + 2 NADPH + 2 H+ - CO

2

SYTUACJA TRZECIA:

• Potrzeba znacznie więcej NADPH niż rybozo-5-P;

glukozo-6-P jest całkowicie utleniany do

dwutlenku węgla

np. Tkanka tłuszczowa potrzebuje do syntez

kwasów tłuszczowych znacznego stężenia NADPH

STECHIOMETRIA TYCH REAKCJI:

6 glukozo-6-P + 12 NADP + 7 H

2

O→12 NADPH + 12

H

+

+ 6 CO

2

SYTUACJA CZWARTA:

• Potrzeba znacznie więcej NADPH niż rybozo-5-P;

glukozo-6-P jest przekształcany w pirogronian

W tej sytuacji tworzą się jednocześnie ATP i NADPH,

a pięć z sześciu atomów węgla glukozo-6-P
wchodzi do pirogronianu:

3 glukozo-6-P + 6 NADP + 5 NAD + 5 Pi + 8 ADP →

5 pirogronian + 3 CO

2

+ 6 NADPH + 5 NADH + 8

ATP + 2 H

2

O + 8 H

+