Lehninger Principles of Biochemistry Pentose Phosphate Pathway David L. Nelson and Michael M. Cox Lehninger Principles of Biochemistry Fourth Edition Chapter 14: Glycolysis, Gluconeogenesis, and the Pentose Phosphate Pathway Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company

Hvert er hlutverk þess og hvar gerist það? Hvað er pentósaferli? Hvert er hlutverk þess og hvar gerist það? Glúkósi er oxaður, NADPH og pentósafosfat myndast – ferlið er ekki orkugæft Ferlið leggur til NADPH til afoxandi efnasmíðar, t. d. fitusýrusmíðar, kólesterólsmíðar og umbreytinga lyfja og aðskotaefna NADPH er einnig notað til oxunarvarna, m. a. með því að viðhalda glútaþíóni á afoxuðu formi Ferlið leggur til ríbósa til smíðar á kjarnsýrum og kóensímum

Hvar gerist pentósaferli? Ferlið gerist í frymi Ferlið er mjög virkt í fituvef og lifur Ferlið er einnig virkt í rauðum blóðfrumum og í auga, en oxunarskrefin eru lítt virk í vöðva

Hvernig gerist pentósaferli? Skipta má pentósaferli í tvennt: oxunarskref og uppstokkunarskref Öll millistigsefni ferlisins eru einsykrufosföt

Oxunarskref pentósaferlis Oxunarskrefin eru þrjú, en heildarjafna þeirra er: G-6-P + 2 NADP+ + H2O → pentósa-P + 2 NADPH + H+ + CO2 Fyrsta ensímið er glúkósa-6-fosfatdehýdrógenasi

Uppstokkunarskref pentósaferlis Millistigsefni í uppstokkunarskrefum eru sykrufosföt með 3, 4, 5, 6 og 7 kolefnisatóm Heildarjöfnu uppstokkunarskrefa má lýsa svo: 6 pentósa-P ↔ 5 hexósa-P

Hvernig gerast uppstokkunarskrefin? Ketósafosfat hvarfast við aldósafosfat Ketósafosföt styttast, aldósafosföt lengjast Ensímið transketólasi flytur 2ja C-einingu Ensímið transaldólasi flytur 3ja C-einingu Önnur nauðsynleg ensím eru úr glýkólýsu og nýmyndun glúkósa Einnig ísómerasar (aldósi ↔ ketósi) og epimerasar (aldósi ↔ aldósi, ketósi ↔ ketósi)

Ísómerasar í pentósaferli Hvarfagangur ísómerasa er sami og þegar glúkósa-6-fosfat hvarfast í frúktósa-6-fosfat og þegar díhýdróxýasetónfosfat hvarfast í glýseraldehýð-3-fosfat í glýkólýsuferli En-díól er millistigsefni í öllum tilvikum

Smáatriði eða stóru línurnar? Ekki er þörf á formúlukunnáttu til að lýsa uppstokkunarskrefum eða skilja þau

Hve mikill hluti glúkósa fer eftir oxunarskrefum pentósaferlis? Ísótópatilraunir sýna hvort glúkósi fer eftir glýkólýsu eða pentósaferli Pentósaferli: C-1 á glúkósa losnar sem CO2 Glýkólýsa: C-1 og C-6 eru jafngild Nokkuð erfitt er að túlka slíkar ísótópatilraunir Oxunarskrefin eru lítt virk í vöðva, en uppstokkunarskrefin gerast þar Um 30-50% glúkósa í fituvef og lifur eru talin ganga inn í oxunarskref pentósaferlis

Glúkósa-6-fosfatdehýdrógenasaskortur Þetta ensím erfist kynbundið í rauðum blóðfrumum, en á öðrum litningi í öðrum vefjum Skert virkni á þessu ensími er nokkuð algeng meðal karlmanna af afrískum uppruna, en einnig í körlum frá Miðjarðarhafslöndum Yfirleitt eru þeir einkennalitlir, en þola illa mörg lyf, einkum lyf við malaríu, en einnig súlfalyf Afleiðingar eru rauðkornarof (haemolysis), blóðleysi og gula

Glúkósa-6-fosfatdehýdrógenasaskortur 2 Mörg lyf afoxast af völdum glútaþíóns Ef virkni ensímsins minnkar, skerðast oxunarvarnir rauðu blóðfrumunnar Þetta leiðir til oxunarálags á frumurnar og þeim er eytt Talið er að malaríusníkillinn reiði sig á glútaþíónframleiðslu í rauðum blóðfrumum Skert glútaþíónframleiðsla minnkar lífsmöguleika sníkilsins Þeir sem hafa skerta virkni þessa ensíms, eru taldir hafa meiri vörn gegn malaríu

Stýring pentósaferlis Oxunarskrefin í heild eru ógagnhverf vegna dekarboxýleringar. Uppstokkunarskrefin eru í heild gagnhverf, þ. e. sex pentósar geta breyst í fimm hexósa og fimm hexósar geta breyst í sex pentósa. Upphafsskref oxunarskrefa er stýriskref þeirra Uppstokkunarskrefum er stýrt af framboði og eftirspurn

Pentósaferli

Sykruflæði í pentósaferli fer eftir þörfum fyrir NADPH, ríbósa-5-fosfat og ATP Það fer eftir þörfum líffæra og vefja fyrir NADPH afoxandi efnasmíð: fitusýrusmíð, kólesterólsmíð, oxunarvarnir: viðhald afoxaðs glútaþíóns og ríbósafosfat (til kjarnsýru- og kóensímasmíðar), í hvaða átt sykruflæðið er. Jöfnurnar eru ekki til að læra þær, frekar til að átta sig á því sem er að gerast.

•1. Jafnmikil þörf er á ríbósa-5-fosfati og NADPH Heildarjafnan er: Glúkósa-6-fosfat + 2 NADP+ + H2O → ríbósa-5-fosfat + 2 NADPH + 2 H+ + CO2 Oxunarskref eru notuð til þess að framleiða NADPH og ríbúlósa-5-fosfat Pentósafosfatið sem myndast í oxunarskrefunum er ríbúlósa-5-fosfat Það ísómeriserast í ríbósa-5-fosfat í einu skrefa uppstokkunarferlisins

Uppstokkunarskref koma ekki við sögu að öðru leyti Þetta gerist t. d. í lifur, þar sem er próteinsmíð, fitusýrusmíð og þörf á oxunarvörnum Lifrin notar einnig NADPH til hýdoxýleringa lyfja og aðskotaefna í sýtókróm P-450 kerfinu

•2. Meiri þörf er á ríbósa-5-fosfati en NADPH Heildarjafnan er: 5 glúkósa-6-fosfat + ATP → 6 ríbósa-5-fosfat + ADP + H+

Uppstokkunarskref eru notuð til þess að breyta frúktósa-6-fosfati og glýseraldehýð-3-fosfati, sem eru tekin úr glýkólýsuferli, í ríbósa-5-fosfat Oxunarskref koma ekki við sögu Þetta gerist t. d. í vöðva þar sem mikil próteinsmíð fer fram

•3. Miklu meiri þörf er fyrir NADPH en ríbósa-5-fosfat Glúkósa-6-fosfat fulloxast í koldíoxíð í ferlinu Heildarjafnan er: Glúkósa-6-fosfat + 12 NADP+ + 6 H2O → 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + Pi

Oxunarskref eru notuð til þess að framleiða NADPH og ríbúlósa-5-fosfat Uppstokkunarskref eru notuð til þess að breyta öllu ríbósa-5-fosfati í glúkósa-6-fosfat Þetta gerist t. d. í fituvef sem notar NADPH til afoxandi efnasmíðar og í hornhimnu augans sem notar NADPH til oxunarvarna

•4. Miklu meiri þörf er fyrir NADPH en ríbósa-5-fosfat Einnig er þörf á ATP Glúkósa-6-fosfat hvarfast í pýrúvat Heildarjafnan er: 3 glúkósa-6-fosfat + 6 NADP+ + 5 NAD+ + 5 Pi + 8 ADP → 5 pýrúvat + 3 CO2 + 6 NADPH + 5 NADH + 8 ATP + 2 H2O + 8H+

Oxunarskref eru notuð til þess að framleiða NADPH og ríbúlósa-5-fosfat Uppstokkunarskref eru notuð til þess að breyta ríbósa-5-fosfati í frúktósa-6-fosfat og glýseraldehýð-3-fosfat, sem ganga inn í glýkólýsuferli Pýrúvat og NADH má nota til meiri ATP myndunar, eða afoxa pýrúvatið í laktat með NADH Þetta gerist t. d. í rauðum blóðfrumum og augasteini, þar sem er þörf á orku og oxunarvörnum