Биохимия человека Том 1 - Марри Р. 1993

Биоэнергетика и метаболизм углеводов и липидов
Глюконеогенез и пентозофосфатный путь
Пентозофосфатный путь или гексозомонофосфатный шунт - Последовательность реакций

Ферменты пентозофосфатного пути локализованы во внемитохондриальном пространстве клетки — в цитозоле. Как и в процессе гликолиза, окисление осуществляется путем дегидрогенирования, однако акцептором водорода в этом случае служит не NAD, a NADP.

Последовательность реакций пути можно разделить на две фазы: окислительную и неокислительную. В реакциях первой фазы глюкозо-6-фосфат дегидрогенируется и декарбоксилируется с образованием рибулозо-5-фосфата. В ходе второй фазы рибулозо-5-фосфат превращается снова в глюкозо-6-фосфат в результате серии реакций, в которых главную роль играют два фермента: транскетолаза и трансальдолаза (рис. 20.5).

Окислительная фаза

Дегидрогенирование глюкозо-6-фосфата катализируется NADP-зависимым ферментом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой, при этом образуется 6-фосфоглюконолактон. Гидролиз 6-фосфоглюконолактона, катализируемый глюконолактонгидролазой, приводит к образованию 6-фосфоглюконата. Вторая окислительная стадия катализируется 6- фосфоглюконатдегндрогеназой, которая также является NADP⁺-зависимым ферментом. Далее происходит декарбоксилирование; в результате образуется кетопентоза — рибулозо-5-фосфат. Реакция, вероятно, протекает в две стадии с промежуточным образованием 3-кето-6-фосфоглюконата.

Неокислительная фаза

Образовавшийся рибулозо-5-фосфат служит субстратом для двух различных ферментов. Рибулозо-5-фосфат-3-эпнмераза изменяет конфигурацию молекулы у атома углерода 3: образуется эпимер — ксилулозо-5-фосфат, т. е. другая кетопентоза. Рибозо-5-фосфаткетоизомераза превращает рибулозо-5-фосфат в соответствующую альдопентозу — рибозо-5-фосфат.

Транскетолаза переносит двухуглеродную группу, включающую 1-й и 2-й атомы углерода кетозы, на альдегидный углерод альдозного сахара. Происходит, следовательно, превращение кетосахара в альдозу, содержащую на два атома углерода меньше, и одновременное превращение альдосахара в кетозу, содержащую на два атома углерода больше. Коферментом реакции является тиаминидифосфат (в его состав входит тиамин — витамин группы В), для ее протекания необходимы ионы Mg²⁺. Переносимая двухуглеродная группа является, вероятно, гликоальдегидом, связанным с тиаминдифосфатом, т.е. «активным гликольальдегидом». Транскетолаза катализирует перенос двухуглеродной группы с ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат с образованием семиуглеродной кетозы седогептулозо-7-фосфата и альдозы глицеральдегид-3-фосфата. Эти два продукта далее вступают в следующую реакцию, называемую трансальдолазной. Трансальдолаза осуществляет перенос трехуглеродного фрагмента, «активного дигидроксиацетона» (атомы углерода 1—3), с кетозы седогептулозо-7-фосфата на альдозу глицеральдегид-3-фосфат; в результате образуются кетоза фруктозо-6-фосфат и четырехуглеродная альдоза эритрозо-4-фосфат.

Следующая реакция снова катализируется транскетолазой. В этой реакции ксилулозо-5-фосфат служит донором «активного гликоальдегида». Роль акцептора выполняет образовавшийся ранее эритрозо-4-фосфат. Продуктами этой реакции являются фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат.

Полное окисление глюкозы до молекулы СО₂ по пентозофосфатному пути возможно лишь в том случае, если в ткани присутствуют ферменты, превращающие глицеральдегид-3-фосфат в глюкозо-6-фосфат. В их число входят ферменты гликолитического пути, катализирующие протекание реакций в обратном направлении, а также фермент глюконеогенеза фруктозо-1,6-бисфосфатаза. Весь метаболический путь представлен на рис. 20.6.

Рис. 20.5. Пситозофосфатный путь. PRPP — 5-фосфорибозил-1-пирофосфат.

Рис. 20.5. (продолжение). Пентозофосфатный путь.