Put pentoza fosfata (, -{PPP}-) je metabolički put kojim ćelije proizvode šećere sa pet atoma ugljenika (pentoze) i redukovani nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (-{NADPH}-). Ovaj je metabolički put paralelan glikolizi i delomično s njom povezan. Kod većine organizama put pentoza fosfata se odvija u citoplazmi, jedino se kod biljaka odvija u plastidima.
Tok ovog metaboličkog puta može biti podeljen u dve faze: oksidativnu i neoksidativnu.
Najvažniji metabolički produkti puta pentoza fosfata su: redukovani koenzim -{NADPH. NADPH}- potom ulazi u različite procese biosinteze kao npr. masnih kiselina i holesterola, riboza-5-fosfat, koji ulazi u procese sinteze nukleotida, eritroza-4-fosfat, koji ulazi u proces sinteze aromatičnih aminokiselina.
Pentoze koje se unose putem hrane, kao rezultat razgradnje nukleinskih kiselina mogu biti metabolisane u putu pentoza fosfata.
Kod životinja se put pentoza fosfata odvija isključivo u citoplazmi. Organi u kojima je ovaj proces posebno aktivan su jetra, mlečna žlezda dojke, korteks nadbubrežne žlezde, jajnici i testisi. Proces je odsutan u mišićima. Put pentoza fosfata je jedan od najvažnijih načina sinteze molekula s redukujućim delovanjem i odgovoran je za 60% proizvodnje -{NADPH}- kod metabolizma čoveka.
-{NADPH}- u ćelijama ima ulogu inaktiviranja štetnog delovanja molekula koji izazivaju oksidativni stres. Enzim glutation reduktaza koristi -{NADPH}- kako bi redukovao oksidirani oblik glutationa (-{GSSG}-) u njegov redukovani oblik (-{GSH}-). Redukovani glutation se u daljim reakcijama koristi kao redukujući molekul koji pretvara potencijalno štetni vodonik peroksid (-{H2O2}-) u vodu. Ovaj je mehanizam posebno prisutan kod crvenih krvnih zrnaca (eritrocita) i njihov je jedini izvor -{NADPH}-.
Oksidativna faza U ovoj faza metaboličkog puta odvijaju tri reakcije pri kojima se jedan molekul glukoze-6-fosfata pretvara u ribulozu-5-fosfat. Tokom reakcije dva molekula -{NADP}-+ se redukuju u -{NADPH}-. center|мини|650п|Glukoza-6-fosfat (1), 6-fosfoglukono-δ-lakton (2), 6-fosfoglukonat (3), ribuloza 5-fosfat (4)
U sledećoj tabeli je sažet je tok enzimskih reakcija:
Reaktanti Produkti Enzim Opis reakcije Glukoza-6-fosfat + -{NADP}-+ → 6-fosfoglukono-δ-lakton + -{NADPH}- glukoza-6-fosfat dehidrogenaza Dehidrogenacija. Hemiacetalna hidroksilna grupa smeštena na ugljeniku 1 glukoze 6-fosfat pretvara se u karbonilnu grupu, generirajući tako lakton. Pri tom se procesu stvara jedan molekul -{NADPH}-. 6-fosfoglukono-δ-lakton + -{H2O}- → 6-fosfoglukonat + -{H}-+ 6-fosfoglukonolaktonaza Hidroliza 6-fosfoglukonat + -{NADP}-+ → ribuloza 5-fosfat + -{NADPH}- + -{CO}-2 6-fosfoglukonat dehidrogenaza Oksidativna dekarboksilacija. Tokom ove reakcije -{NADP}-+ se redukuje u još jedan molekul -{NADPH}-, i kao produkt nastaje ugljen dioksid (-{CO}-2) i ribuloza 5-fosfat.
Zbirna stehiometrijska jednačina oksidativne faze je: Glukoza-6-fosfat + 2 -{NADP}-+ + -{H2O}- → ribuloza-5-fosfat + 2 -{NADPH + 2 H+ + CO2}-
Neoksidativna faza U ovoj fazi puta pentoza fosfata, koja se sastoji od niza složenih reakcija, dolazi do konverzije ribuloze-6-fosfata u konačne produkte gliceraldehid-3-fosfat i fruktozu-6-fosfat. Ovi produkti potom ulaze u proces glikolize kao reaktanti. Sve enzimatske reakcije neoksidativne faze su reverzibilne i zavise od koncentracije različitih supstrata.
Prva je reakcija epimerizacija konačnog produkta oksidativne faze, šećera ribuloze-6-fosfata u ksilulozu-5-fosfat od strane enzima pentoza-5-fosfat epimeraze. Ribuloza-5-fosfat može ući i u reakciju izomerizacije preko enzima pentoza-5-fosfat izomeraze pri čemu nastaje riboza-5-fosfat.
U sledećoj fazi ksiluloza-5-fosfat i riboza-5-fosfat ulaze u proces rekombiniranja dva atoma ugljenika od strane enzima transketolaze pri čemu nastaju sedoheptuloza-7-fosfat i gliceraldeid-3-fosfat.
Ova dva produkta postaju supstrati sledeće reakcije rekombiniranja atoma ugljenika od strane enzima transaldolaze i kao produkt nastaju fruktoza-6-fosfat i eritroza-4-fosfat. Frukoza-6-fosfat može direktno da ide u proces glikolize kao supstrat, dok se eritroza-4-fosfat mora dodatno obraditi. Enzim transketolaza rekombinuje ugljenikove atome eritroze-4-fosfata s ksilulozom-5-fosfat dobijenom iz prve reakcije epimerizacije i kao produkti nastaju fruktoza-6-fosfat i gliceraldeid-3-fosfat. Oba novonastala produkta mogu ući u glikolizu kao supstrati. Osim u proces glikolize, fruktoza-6-fosfat i gliceraldeid-3-fosfat mogu ući i u metabolički put glukoneogeneze ako organizam ima potrebu za sintezom glukoze.
Na slici je prikazana skica neoksidativne faze puta pentoza fosfata: center|800px|
Sve enzimatske reakcije neoksidativne faze puta pentoza fosfata sažete su u sledećoj tabeli:
Reaktanti Produkti Enzim ribuloza-5-fosfat → riboza-5-fosfat ribuloza-5-fosfat isomeraza ribuloza-5-fosfat → ksiluloza-5-fosfat Ribuloza-5-fosfat 3-epimeraza ksiluloza-5-fosfat + riboza-5-fosfat → gliceraldehid-3-fosfat + sedoheptuloza-7-fosfat transketolaza sedoheptuloza-7-fosfat + gliceraldeid-3-fosfat → eritroza-4-fosfat + fruktoza-6-fosfat transaldolaza ksluloza-5-fosfat + eritroza-4-fosfat → gliceraldehid-3-fosfat + fruktoza-6-fosfat transketolaza
Regulacija puta pentoza fosfata u tkivima Ovaj je metabolički put izuzetno prilagodljiv potrebama ćelije za različitim supstratima zahvaljujući povratnosti enzimatskih reakcija. Reakcije će se odvijati u određenom smeru zavisno od koncentracije i potreba ATP, NADPH, riboze-5-fosfata, piruvata ili acetil-CoA u ćeliji.
Prvi enzim u nizu reakcija, glukoza-6-fosfat dehidrogenaza je najviše podložan regulaciji. Inhibiran je visokim koncentracijama NADPH u citoplazmi, pošto je to produkt reakcije. Odnos -{NADPH/NADP}-+ veći od 10 inhibira aktivnost enzima za više od 90%. Ostali inhibitori ovog enzima su ADP i AMP, dok ATP ima ulogu aktivatora.
Put pentoza fosfata je izuzetno snažno aktiviran u ćelijama masnog tkiva, gde postoji višak glukoze, koja se pretvara u masne kiseline i velika potreba za NADPH, koji ulazi u proces biosinteze masnih kiselina. Kao produkt oksidativne faze puta pentoza fosfata nastaje NADPH, kojeg ćelija odmah koristi kao kofaktor, dok se riboza-5-fosfat do kraja transformiše u fruktozu-6-fosfat i gliceraldeid-3-fosfat koji ulaze u reakciju glikolize. Ćelije masnog tkiva nisu posebno aktivne u replikaciji, stoga nemaju posebnu potrebu akumuliranja riboze, pošto je sinteza nukleinskih kiselina minimalna. Glikoliza daje ćeliji acetil-CoA kao konačni produkt, koji je osnovni supstrat za sintezu masnih kiselina. U mišićnom su tkivu potrebe za NADPH vrlo male, dok su potrebe za glukozom-6-fosfatom velike, stoga će put pentoza fosfata biti neaktivan.
Ćelije koje se nalaze u fazi aktivne replikacije imaju velike potrebe za ribozom-5-fosfat kako bi moglo doći do sinteze nukleinskih kiselina. Kod tih stanica može doći do inverzije neoksidativne faze puta pentoza fosfata, pri čemu dolazi do formiranja riboze-5-fosfata počevši od gliceraldehida-3-fosfat i fruktoze-6-fosfata kao početnih supstrata.-{Early Phagocytosis of Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase (G6PD)-Deficient Erythrocytes Parasitized by Plasmodium falciparum May Explain Malaria Protection in G6PD Deficiency }-
Reference
Spoljašnje veze -{The chemical logic behind the pentose phosphate pathway}-
-{Pentose phosphate pathway Map - Homo sapiens}-
Категорија:Цитологија Категорија:Метаболички путеви Категорија:Фосфор