Пентозофосфатный путь превращений глюкозы

ПФП является альтернативным путем окисления глюкозы. Он не приводит к синтезу АТФ, но поставляет клеткам кофермент НАДФН·Н⁺, а также обеспечивает клетки рибозой. НАДФН·Н⁺, использующийся как донор водорода в реакциях восстановления, участвует в реакциях биосинтеза жирных кислот и холестерина, а также в реакциях гидроксилирования, играющих важную роль в функционировании микросомальной цепи обезвреживания чужеродных веществ. Рибоза участвует в синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот, а также аминокислоты гистидина.

ПФП может функционировать в печени, жировой ткани, молочной железе, коре надпочечников, эритроцитах и органах, где активно протекают восстановительные синтезы, например синтез жирных кислот. Все ферменты ПФП локализованы в цитозоле.

Химизм

1 реакция: дегидрирование глюкозо-6-фосфата

Реакцию катализирует глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, ключевой фермент пентозофосфатного цикла. Образовавшийся в ходе реакции 6-фосфоглюконолактон - соединение нестабильное, которое спонтанно, либо под действием специфической лактоназы гидролизуется.

2 реакция: гидролиз 6-фосфоглюконолактона с образованием 6-фосфоглюконата. Равновесие суммарной реакции сильно смещено в сторону образования НАДФ·Н⁺.

3 реакция: дегидрирование и декарбоксилирование 6-фосфоглюконата с образованием рибулозо-5-фосфата.

Превращение глюкозо-6-фосфата до рибулозо-5-фосфата принято называть окислительной фазой пентозофосфатного цикла. Фаза от рибулозо-5-фосфата до образования вновь глюкозо-6-фосфата называется неокислительной или анаэробной фазой этого цикла.

4 реакция: изомеризация пентозофосфатов. Рибулозо-5-фосфат под действием ферментов рибозофосфатизомеразы и рибулозо-5-фосфат-3-эпимеразы может обратимо изомеризоваться в другие пентозы: рибозо-5-фосфат, ксилулозо-5-фосфат.

В некоторых случаях ПФП на этом заканчивается. И тогда суммарное уравнение реакции выглядит так:

глюкозо-6-фосфат + Н₂О + 2НАДФ⁺  рибозо-5-фосфат + 2НАДФН·Н⁺ +СО₂

Однако многие клетки нуждаются в большем количестве НАДФН·Н⁺ (для восстановительных синтезов), чем требуется рибозо-5-фосфата (для включения в нуклеотиды). В таких случаях рибозо-5-фосфат превращается в глицеральдегид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат под действием двух ферментов: транскетолазы и трансальдолазы. Эти ферменты создают обратимую связь между ПФП и гликолизом, катализируя следующие реакции:

5. ксилулозо-5-фосфат + рибозо-5-фосфат  седогептулозо-7-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат

6. седогептулозо-7-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат  эритрозо-4-фосфат + фруктозо-6-фосфат*

7. ксилулозо-5-фосфат + эритрозо-4-фосфат  фруктозо-6-фосфат* + глицеральдегид-3-фосфат*

Суммируя эти реакции, получаем: 2 ксилулозо-5-фосфат + рибозо-5-фосфат  2 фруктозо-6-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат

Итак, избыток рибозо-5-фосфата, образованный в ПФП, может превращаться в метаболиты гликолиза.

Метаболизм фруктозы

Фруктоза, поступающая в организм человека, образуется либо при гидролизе сахарозы, либо поступает в составе растений, являясь их основным сахаром. У здорового человека фруктоза может превращаться по двум путям: 1) под действием гексокиназы (в печени, мышцах, почках, жировой ткани) образуется фруктозо-6-фосфат. Однако, сродство этого фермента к фруктозе гораздо ниже, чем к глюкозе, поэтому в присутствии глюкозы реакция фосфорилирования фруктозы протекает с низкой скоростью; 2) под действием фруктокиназы (в печени, почках и кишечнике) образуется фруктозо-1-фосфат. Фермент обладает высоким сродством к своему субстрату и в присутствии глюкозы становится основным путем метаболизма фруктозы.

Фруктоза включается в гликолиз на стадии триозофосфатов.

Е₁ – фруктокиназа

Е₂ – фруктозо-1-фосфатальдолаза

Е₃ - триозофосфатизомераза

Расщепление фруктозы по пути гликолиза происходит быстрее, чем глюкозы, т.к. минуется стадия, катализируемая фосфофруктокиназой-I.

Метаболизм фруктозы в сперматозоидах

Фруктоза является основным источником энергии для сперматозоидов. Она образуется в семенных пузырьках из глюкозы в результате 2-х последовательных реакций:

1)D-глюкозы + НАДФН·Н⁺  D-сорбитол + НАДФ⁺

реакция катализируется сорбитолдегидрогеназой.

2. D-сорбитол + НАД⁺  D-фруктоза + НАДН·Н⁺

реакция катализируется сорбитолдегидрогеназой.

Концентрация фруктозы в семенной жидкости может достигать 10 мМ.

Метаболизм галактозы

Галактоза, поступающая в организм человека, образуется при гидролизе лактозы (молочного сахара). Галактоза включается в метаболизм путем превращения в глюкозо-1-фосфат.

Образовавшийся глюкозо-1-фосфат после превращения в глюкозо-6-фосфат подключается к основным путям метаболизма глюкозы.