БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984
ТОМ 2
ЧАСТЬ II ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ГЛАВА 15. ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
15.2. Две молекулы NADPH генерируются при превращении глюкозо-6-фосфата в рибулозо-5-фосфат
Пентозофосфатный путь начинается с дегидрирования глюкозо-6-фосфата при С-1, реакции, катализируемой глюкозо- 6-фосфат-дегидрогеназой (рис. 15.1). Фермент высокоспецифичен в отношении NADP+ ; Км Для NAD+ примерно в тысячу раз выше, чем для NADP+. Продуктом реакции является 6-фосфоглюконо-б-лактон, внутримолекулярный эфир, с эфирной связью между С-1-карбоксильной группой и гидроксилом при С-5. Следующий этап-гидролиз 6-фосфоглюконо-5-лактона специфической лактоназой, дающий 6-фосфо- глюконат. Этот шестиуглеродный сахар подвергается затем окислительному декар- боксилированию 6-фосфоглюконат - дегидрогеназой с образованием рибулозо-5-фосфата. Акцептором электронов вновь служит NADP+.
Рис. 15.1. Окислительная ветвь пентозофосфатного пути. Эти три реакции катализируются глюко- зо-6-фосфат - дегидрогеназой, лактоназой и 6-фосфоглюко- нат - дегидрогеназой
15.3. Рибулозо-5-фосфат изомеризуется в рибозо-5-фосфат с образованием ендиола в качестве промежуточного продукта
Конечным этапом синтеза рибозо-5-фосфата является изомеризация рибулозо-5-фосфата фосфопентозо-изомеразой. Эта реакция подобна гликолитическим реакциям:
Глюкозо-6-фосфат ⇄ Фруктозо-6-фосфат
и
Дигидроксиацетонфосфат ⇄ Глицеральдегид-3-фосфат.
Все три кетозо-альдозные изомеризации идут через образование ендиольного промежуточного продукта.
15.4. Пентозофосфатный путь и гликолиз связаны между собой транскетолазой и трансальдолазой
В предыдущих реакциях образовывались две молекулы NАDРН и одна молекула рибозо-5-фосфата на каждую окисленную молекулу глюкозо-6-фосфата. Однако многие клетки нуждаются для восстановительных биосинтезов в большем количестве NАDРН, чем требуется для включения рибозо-5-фосфата в нуклеотиды и нуклеиновые кислоты. В таких случаях рибозо-5-фосфат превращается в глице- ральдегид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат под действием транскетолазы и трансальдолазы. Эти ферменты создают обратимую связь между пентозофосфатным путем и гликолизом, катализируя следующие три реакции:
Суммарный выход трех реакций - образование двух гексоз и одной триозы из трех пентоз.
Смысл этих процессов состоит в переносе двухуглеродного фрагмента транскетолазой и трехуглеродного фрагмента- трансальдолазой. Сахаром-донором двух- и трехуглеродных фрагментов служит обычно кетоза, а акцептором - альдоза.
Первая из трех реакций, связывающих пентозофосфатный путь и гликолиз, представляет собою образование глицералъдегид-3-фосфата и седогептулозо-7-фосфата из двух пентоз.
Роль донора двухуглеродного фрагмента в этой реакции выполняет ксилулозо-5- фосфат, эпимер рибулозо-5-фосфата. Кетоза может служить субстратом для транскетолазы только при условии, что ее гидроксильная группа при С-3 имеет конфигурацию ксилулозы, а не рибулозы. Рибулозо-5-фосфат под действием пентозофосфат-изомеразыпревращается в соответствующий эпимер, включающийся в транскетолазную реакцию.
Таблица 15.1. Пентозофосфатный путь
Далее имеет место взаимодействие глицеральдегид-3-фосфата и седогептулозо-7- фосфата с образованием фруктозо-6-фосфата и эритрозо-4-фосфата. Этот синтез четырех- и шестиуглеродного сахаров катализируется трансалЬдолазой.
В третьей реакции транскетолаза катализирует синтез фруктозо-6-фосфата и гли- цералъдегид-3-фосфата из эритрозо-4-фосфата и ксилулозо-5-фосфата.
Суммируя эти реакции, получаем
2Ксилулозо-5-фосфат + Рибозо-5-фосфат ⇄ 2-фруктозо-6-фосфат + Глицеральдегид-3-фосфат.
Ксилулозо-5-фосфат может образоваться из рибозо-5-фосфата при последовательном действии пентозофосфат-изомеразы и пентозофосфат-эпимеразы. Таким образом, суммарная реакция, начиная с рибозо-5-фосфата, имеет следующий вид:
3 Рибозо-5-фосфат ⇄ 2фруктозо-6-фосфат + Глицеральдегид-З-фосфат.
Итак, избыток рибозо-5-фосфата, образованный в пентозофосфатном пути, может количественно превращаться в промежуточные продукты гликолиза.