Wege der Pentosephasen und verwandten Krankheiten



Die Weg der Pentosen Phosphat, auch als Forwarding Monophosphat Hexosen bekannt ist, ist ein fundamentaler Stoffwechselweg, deren Endprodukt der Ribose notwendig, dass die Synthesewege von Nukleotiden und Nukleinsäuren, wie DNA, RNA, ATP, NADH, FAD und Coenzym A.

Es produziert auch NADPH (Nicotinamidadenindinucleotidphosphat), das in verschiedenen enzymatischen Reaktionen verwendet wird. Diese Route ist sehr dynamisch und in der Lage, ihre Produkte an die momentanen Bedürfnisse der Zellen anzupassen.

ATP (Adenosintriphosphat) wird als "Energiewährung" der Zelle angesehen, da seine Hydrolyse an eine Vielzahl biochemischer Reaktionen gekoppelt sein kann.

In ähnlicher Weise ist die NADPH eine zweite Energiewährung wesentlich zur reduktiven Synthese von Fettsäuren, Cholesterin-Synthese, Neurotransmittersynthese, Photosynthese und Entgiftungsreaktionen, unter anderem.

Obwohl NADPH und NADH in der Struktur ähnlich sind, können sie in biochemischen Reaktionen nicht austauschbar verwendet werden. NADPH beteiligt sich an der Nutzung freier Energie bei der Oxidation bestimmter Metaboliten für die reduktive Biosynthese.

Im Gegensatz dazu ist NADH an der Nutzung freier Energie aus der Oxidation von Metaboliten beteiligt, um ATP zu synthetisieren.

Index

  • 1 Geschichte und Ort
  • 2 Funktionen
  • 3 Phasen
    • 3.1 Oxidative Phase
    • 3.2 Nicht-oxidative Phase
  • 4 verwandte Krankheiten
  • 5 Referenzen

Geschichte und Ort

Die Hinweise auf das Bestehen dieser Route begannen im Jahr 1930 dank des Ermittlers Otto Warburg, dem die Entdeckung des NADP zugeschrieben wird+.

Bestimmte Beobachtungen ermöglichten die Entdeckung des Weges, insbesondere die Fortsetzung der Atmung in Gegenwart von Glycolyse-Inhibitoren, wie dem Fluoridion.

1950 beschrieben die Wissenschaftler Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann und Efraim Racker den Pentosephosphatweg.

Die Gewebe, die an der Synthese von Cholesterin und Fettsäuren beteiligt sind, wie z. B. Brustdrüsen, Fettgewebe und Nieren, haben hohe Konzentrationen an Pentose-Phosphat-Enzymen.

Die Leber ist auch ein wichtiges Gewebe für diesen Stoffwechselweg: Etwa 30% der Oxidation von Glucose in diesem Gewebe erfolgt dank der Enzyme des Pentosephosphatweges.

Funktionen

Der Pentosephosphatweg ist verantwortlich für die Aufrechterhaltung der Homöostase von Kohlenstoff in der Zelle. Der Syntheseweg synthetisiert auch die Vorläufer von Nukleotiden und Molekülen, die an der Synthese von Aminosäuren beteiligt sind (die Strukturblöcke von Peptiden und Proteinen).

Es ist die Hauptquelle für die Verringerung der Energie für enzymatische Reaktionen. Darüber hinaus liefert es die notwendigen Moleküle für anabole Reaktionen und für Abwehrprozesse gegen oxidativen Stress. Die letzte Phase der Spur ist kritisch in Redox-Prozessen in Stresssituationen.

Phasen

Der Pentosephosphatweg besteht aus zwei Phasen in der Zelle Cytosol: oxidativer, NADPH, die Oxidation von Glucose-6-phosphat Ribose-5-phosphat zu erzeugen; und eine nicht-oxidative, die die Umwandlung der Zucker von drei, vier, fünf, sechs und sieben Kohlenstoffen impliziert.

Diese Route zeigt gemeinsame Reaktionen mit dem Calvin-Zyklus und mit dem Entner-Doudoroff-Signalweg, der eine Alternative zur Glykolyse darstellt.

Oxidative Phase

Oxidative Dehydrierungsphase beginnt mit einem Molekül Glucose-6-phosphat auf Kohlenstoff 1. Diese Reaktion wird durch das Enzym Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase katalysiert wird, die eine hohe Spezifität für NADP hat+.

Das Produkt dieser Reaktion ist 6-Phosphonoglucono-δ-lacton. Dann wird dieses Produkt durch das Enzym Lactonase zu 6-Phosphogluconat hydrolysiert. Die letztere Verbindung wird von der Enzym-6-Phosphogluconat-Dehydrogenase aufgenommen und wird zu Ribulose-5-phosphat.

Fosfopentosa Isomerase Enzym katalysiert den letzten Schritt der oxidativen Phase, die durch Isomerisierung von Ribulose-5-phosphat, die Synthese von Ribose-5-phosphat handelt.

Diese Reihe von Reaktionen erzeugt zwei Moleküle NADPH und ein Molekül Ribose-5-Phosphat pro Molekül Glukose-6-Phosphat, das in diesen Enzymweg eintritt.

In einigen Zellen sind die NADPH-Anforderungen größer als die von Ribose-5-phosphat. Daher Transketolase und Transaldolase die Enzyme nehmen das Ribose-5-phosphat und wandeln Glycerinaldehyd-3-phosphat und Fructose-6-phosphat, um nicht-oxidativen Phase führen. Diese letzten zwei Verbindungen können in den glykolytischen Weg eintreten.

Nicht-oxidative Phase

Die Phase beginnt mit einer Epimerisierungsreaktion, die durch das Enzym Pentose-5-Phosphat-Epimerase katalysiert wird. Ribulose-5-phosphat wird von diesem Enzym aufgenommen und zu Xylulose-5-phosphat umgewandelt.

Das Produkt wird von dem Enzym Transketolase aufgenommen, das zusammen mit dem Coenzym Thiaminpyrophosphat (TTP) wirkt, das die Passage von Xylulose-5-Phosphat zu Ribose-5-Phosphat katalysiert. Mit der Übertragung von Ketose zu Aldose werden Glyceraldehyd-3-Phosphat und Sedoheptulose-7-Phosphat hergestellt.

Dann überträgt das Enzym Transaldolase C3 Molekül Sedoheptulose-7-phosphat zu Glyceraldehyd-3-phosphat, das einen Vier Kohlenstoff-Zucker erzeugt (Erythrose-4-phosphat) und eine sechs-Kohlenstoff (Fruktose-6 -Phosphat). Diese Produkte sind in der Lage, den glykolytischen Stoffwechselweg zu versorgen.

Das Enzym wirkt transcetosala wiederum eine C2 Xylulose-5-phosphat zu übertragen Erythrose-4-phosphat, was 6-phosphat Fruktose und Glyceraldehyd-3-phosphat führt. Wie im vorhergehenden Schritt können diese Produkte in die Glykolyse eintreten.

Diese zweite Phase verbindet die Wege, die NADPH erzeugen, mit denen, die für die Synthese von ATP und NADH verantwortlich sind. Zusätzlich können die Produkte Fructose-6-phosphat und Glyceraldehyd-3-phosphat in die Gluconeogenese eingehen.

Verwandte Krankheiten

Verschiedene Pathologien sind mit dem Pentosephosphatweg zwischen diesen neuromuskulären Erkrankungen und verschiedenen Krebsarten verbunden.

Die meisten klinischen Studien konzentrieren sich auf die Quantifizierung der Aktivität der Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase, weil es das wichtigste Enzym verantwortlich für die Regulierung der Spur ist.

In Blutzellen zu Individuen anfällig für Anämie gehören, hat eine niedrige Enzymaktivität der Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase. Im Gegensatz dazu zeigen Zelllinien, die mit Karzinomen im Kehlkopf in Beziehung stehen, eine hohe Enzymaktivität.

NADPH wird bei der Herstellung von Glutathion, ein Schlüsselpeptidmolekül in dem Schutz vor reaktiver Sauerstoffspezies beteiligt in oxidativer Stress beteiligt.

Cancers führt zur Aktivierung der Pentose und Prozesse im Zusammenhang mit Metastasierung, Angiogenese und Antworten auf Behandlungen der Chemotherapie und Strahlentherapie.

Auf der anderen Seite entwickelt sich eine chronische granulomatöse Erkrankung, wenn die Produktion von NADPH gestört ist.

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