Ćwiczenie V ALTERNATYWNE DROGI PRZEMIAN CUKRÓW. CYKL PENTOZOFOSFORANOWY.

1. METABOLIZM FRUKTOZY
   
   Fruktoza jest cukrem znajdującym się w dużej ilości w pożywieniu człowieka; sacharoza (cukier spożywczy) jest disacharydem, z którego hydrolizy otrzymuje się fruktozę i glukozę. Fruktoza jest również podstawowym cukrem w owocach i miodzie. Metabolizm fruktozy przebiega dwoma szlakami: jeden występuje w mięśniach i tkance tłuszczowej, drugi w wątrobie.
   
   I. W mięśniach i w tkance tłuszczowej heksokinaza (która może fosforylowac zarówno glukozę jak i fruktozę) fosforyluje fruktozę i powstaje FRUKTOZO-6-FOSFORAN, który następnie wchodzi do glikolizy.
   
   II. Komórki wątroby zawierają głównie glukokinazę zamiast heksokinazy, a ten enzym fosforyluje tylko glukozę. Zatem w wątrobie fruktoza jest metabolizowana w SZLAKU FRUKTOZO-1-FOSFORANOWYM.
   
   * Fruktoza jest przekształcana w FRUKTOZO-1-FOSFORAN przez FRUKTOKINAZĘ.
   *FRUKTOZO-1-FOSFORAN zostaje następnie rozszczepiony na ALDEHYD GLICERYNOWY i FOSFODIHYDROKSYACETON przez ALDOLAZĘ FRUKTOZO-1-FOSFORANU. Fosfodihydroksyaceton przechodzi do glikolizy w reakcji katalizowanej przez IZOMERAZĘ TRIOZOFOSFORANOWĄ.
   *Aldehyd glicerynowy jest fosforylowany do ALDEHYDU 3-FOSFOGLICERYNOWEGO przez KINAZĘ specyficzną dla trioz i w ten sposób również jest włączany do glikolizy.

2. METABOLIZM GALAKTOZY

Hydroliza disacharydu laktozy (występuje w mleku) daje GALAKTOZĘ i GLUKOZĘ. Tak więc galaktoza jest również ważnym cukrem spożywczym dla człowieka.
Galaktoza i glukoza są EPIMERAMI różniącymi się od siebie konfiguracją przy węglu
C-4. Dlatego włączenie galaktozy do glikolizy wymaga reakcji EPIMERYZACJI. Zachodzi ona poprzez czterostopniowy szlak nazwany szlakiem wzajemnych przemian GALAKTOZA-GLUKOZA.

• Galaktoza jest fosforylowana przez GALAKTOKINAZĘ do GALAKTOZO-1-FOSFORANU

• URYDYLILOTRANSFERAZA GALAKTOZO-1-FOSFORANOWA katalizuje przeniesienie grupy urydylowej z UDP-glukozy i powstaje UDP-galaktoza oraz GLUKOZO-1-FOSFORAN

• UDP-galaktoza jest z powrotem przekształcana do UDP-glukozy przez 4-EPIMERAZĘ UDP-galaktozy. W ten sposób całość UDP-glukozy nie jest zużywana w tym szlaku.

• Ostatecznie GLUKOZO-1-FOSFORAN ulega przekształceniu w GLUKOZO-6-FOSFORAN przez FOSFOGLUKOMUAZĘ. Następnie glukozo-6-fosforan jest włączany do glikolizy.
  
  ◦Galaktozemia – jest chorobą genetyczną spowodowaną przez niemożność przekształcenia galaktozy w glukozę. Większosc przypadków galaktozemii jest spowodowana brakiem enzymu urydylilotransferazy galaktozo-1-fosforanowej i z tej przyczyny osoby chore nie mogą metabolizować galaktozy.

3. CYKL PENTOZOFOSFORANOWY

W przebiegu szlaku pentozofosforanowego można wyróżnić dwie fazy. Pierwsza - faza oksydacyjna, podczas której powstaje NADPH oraz druga - faza nieoksydacyjna podczas której powstają pentozy oraz cukry o 3, 4 i 7 atomach węgla.

FAZA OKSYDACYJNA

Podczas tej fazy glukozo-6-fosforan zostaje przekształcony w rybulozo-5-fosforan. Jednocześnie dwie cząsteczki NADP⁺ zostają zredukowanie do NADPH+H⁺

FAZA NIEOKSYDACYJNA

Podczas tej fazy rybulozo-5-fosforan zostaje przekształcony w rybozo-5-fosforan lub ulega wieloetapowym przekształceniom w metabolity glikolizy.

Glikoliza Glikoliza

FUNKCJE W METABOLIZMIE

Szlak pentozofosforanowy spełnia kilka funkcji w metabolizmie komórek:

1. Rybulozo-5-fosforan jest zażywany do syntezy nukleotydów budujących RNA oraz jest prekursorem deoksyrobozy wchodzącej w skład nukleotydów budujących DNA

2. NADPH służy jako reduktor w wielu reakcjach biosyntezy zachodzących w cytozolu. Bierze udział w syntezie steroidów w komórkach nadnerczy, jąder i jajników oraz w syntezie kwasów tłuszczowych w komórkach wątroby, tkance tłuszczowej i gruczołach mlecznych.

3. W krwinkach czerwonych nie posiadających mitochondriów jest jedynym sposobem na wytworzenie siły redukcyjnej w postaci NADPH niezbędnej do redukowania glutationu i ochrony komórki przez stresem oksydacyjnym.

4. W komórkach roślinnych erytrozo-4-fosforan bierze udział w syntezie aminokwasów aromatycznych, lignin, związków fenolowych i flawonoidów.

5. W warunkach wysokiego zapotrzebowania na siłę redukcyjną (NADPH) i ATP zwiększa produkcję metabolitów glikolizy zwieszając wydajność tego procesu.

Sumaryczna reakcja szlaku:

glukozo-6-fosforan + 2 NADP⁺ + H₂O → rybozo-5-fosforan + 2 NADPH + 2 H⁺ + CO₂

4. NADPH jest wykorzystywany jako dawca elektronów i protonów niezbędnych w biosyntezie kwasów tłuszczowych.