Demir Babić

Pentoza – fosfatni put

- Seminarski rad –

Sarajevo, 2013.

UNIVERZITET U SARAJEVU

PRIRODNO – MATEMATIČKI FAKULTET

UVODU organizmu čovjeka I životinja omogućena je transformacija jednih

monosaharida u druge.Od posebnog interesa pretvaranja glukoze, kao osnovnog

monosaharida našeg organizma, u ribozu je vrijeme rasta organizma, jer riboza ulazi u sastav ribonukleinske kiseline, slobodnih nukleotida I nukleozida.

U transformaciji jednih monosaharida u druge učestvuje više enzimskih reakcija, kako što su: dehidrogenacija, hidratacija, izomeracija, epimeracija, oksidaciona dekarboksilacija, transketolazna I transaldolazna reakcija.

Sve ove reakcije su grupisane u ciklus enzimskih procesa, koji se naziva ciklus pentozo-fosfata ili, prema autorima, Warburg-Dickens-Horeckerov put.

ZNAČAJ PENTOZO – FOSFATNOG PUTA

Osigurava organizmu dovoljno pentozo-fosfata koji se koriste u biosintezi nukleinskih kiselina I slobodnih nukleozida I nukleotida,

Daje organizmu redukovani oblik nikotinamid-adenine-dinukleotid-fosfat (NADPH+H), koji organizmu koristi za biosintezu masnih kiselina I holesterola,

Višak pentozo-fosfata, zahvaljujući reverzibilnosti reakcija izomeracije, epimeracije, transaldolaze I transketolaze reakcije, može se ponovo prevesti u heksozo-fosfat.

ENZIMI CIKLUSA PENTOZO - FOSFATA Glukozo-6-fosfat-dehidrogenaza   Glukonolaktonaza   Fosfoglukonat-dehidrogenaza   Ribozofosfat-izomeraza   Glukozofosfat-izomeraza   Transketolaza   Transaldolaza   Ribulozofosfat-epimeraza

Ciklus pentozo-fosfata započinje procesom dehidrogenacije glukozo-6-fosfata pod dejstvom glukozo-6-fosfat-dehidrogenaze.

U toj reakciji nastaje 6-fosfat-glukonolakton, koji se procesom hidratacije uz prisustvo jona magnezijuma I mangana, a pod dejstvom glukonolaktonaze, prevodi u 6-fosfat-glukonsku kiselinu.

U narednoj reakciji 6-fosfat-glukonska kiselina procesom oksidacione dekarboksilacije, pod katalitičkim dejstvom fosfoglukonat-dehidrogenaze prelazi u ribulozo-5-fosfat.

To je prvi niz reakcija u kojoj nastaje redukovana forma nikotinamid-adenin-dinukleotid-fosfat (NADPH+H).

Redukovana forma ovog koenzima koristi se pri biosintezi masnih kiselina I holesterola.

 

Drugi niz reakcija ciklusa pentozo-fosfata, koji dominira u toku rasta, započinje procesom izomeracije glukozo-6-fosfata u fruktozo-6-fosfat, pod dejstvom glukozo-fosfarat-izomeraze.

U narednoj fazi ciklusa pentozo fosfata transketolaznom reakcijom prebacuje se C2 fragment ili aktivni glikol-aldehid sa fruktozo-5-fosfata I eritrozo-4-fosfata.

Na transketalaznu reakciju nastavlja se transaldolazna reakcija, kojom se prebacuje C3 fragment, odnosno dioksiacetonski ostatak sa fruktozo-6-fosfata na eritrozo-4-fosfat, pri čemu nastaje sedoheptulozo-7-fosfat i glicerol-aldehid fosfat.

U slijedećoj fazi ponovo se odvija transketalazna reakcija, a donator aktivnog glikol-aldehida je sedoheptulozo-7- fosfat, a akceptor glicerol-aldehid-fosfat.

U ovoj reakciji nastaju dvije molekule pentozo-fosfata: ribozo-5-fosfat I ksilulozo-5-fosfat.

Ksilulozo-5-fosfat procesom epimeracije, pod dejstvom ribulozo-fosfat-epimeraze prelazi u ribulozo-5-fosfat, koji procesom izomeracije daje ribozo-5-fosfat.

Pentozo-fosfatni put I Embden-Mejerhof-Parnasov put

Smatra se, da pentozo-fosfatni put na jednoj od faza obično prelazi u Embden – Mejerhof – Parnasov put.

Prelaskom svih šest molekula glukoze kroz pentozo – fosfatni ciklus odvija se potpuna oksidacija jednog molekula glukozo-6-fosfata do CO2 i redukcija šest molekula NADP do NADPH2, neophodnog za sintezu masnih kiselina i holesterola.

Najvažnija uloga ciklusa pentozo-fosfata je snadbjevanje pentozama (uglavnom ribozo-5-fosfat), koje su neophodne za sintezu nukleinskih kiselina I stvaranje većeg dijela NADPH2, neophodnog za sintezu masnih kiselina I holesterola.

Transformacija glukoze u pirogrožđanu kiselinu može se, također, odvijati i po Entner - Doudoroffov putu.

Pri tome se glukoza fosforiliše molekulom ATP uz učešće enzima heksokinaza.

Proizvod fosforilacije glukozo-6-fosfat dehidrira se do 6-fosfoglukonata. Pod uticajem enzima fosfoglukonatdehidrogenaze od njega se odvaja

voda I stvara se 2-keto-3-dezoksi-6-fosfoglukonat (KDPG). Ovaj se cijepa specifičnom aldolazom na piruvat I gliceraldehid-3-

fosfat. Gliceraldehid se dalje podvrgava dejstvu enzima Embden-Mejerhof-

Parnasovog puta I transformiše se u drugu molekulu piruvata.Pri razgardnji glukoze po Entner-Doudoroffov –ovom putu stvara se

jedna molekula ATP I dva molekula NADPH. Kod bakterija, koje cijepaju glukozu po ovom putu, ne postoje enzimi

za stvaranje laktata I drugih kiselina od piruvata.

Intermedijarni proizvod transformacije šećera po Embden-Mejerhof-Parnasovom putu je piruvat.

Dalje, u seriji naizmjeničnih reakcija, on trpi transformacije, čije karakteristike zavise od osobina enzima izazivača vrenja.

Mogu se navesti primjeri koji to objašnjavaju. Već je navedeno da se pri mliječnom vrenju, koje izazivaju neke bakterije, piruvat redukuje u laktat

U ovom slučaju vodonik se prenosi redukovanim NAD: CH3COCOOH + 2H + 2 = CH3CHCOOH Piruvat Laktat

Ako se piruvat stvara u toku transformacije po Embden- Mejerhof-Parnasovom putu, laktat će biti jedini proizvod vrenja, pa je zbirna reakcija vrenja:

  C6H12O6 = 2CH3CHOHCOOH

U navedenim primjerima pirogražđana kiselina služi samo kao akceptor atoma vodonika, koji se izdvajaju tokom oksidacije gliceraldehid-3-fosfata.

Tokom alkoholnog vrenja, kojeg izazivaju kvasci i koji protiče po Embden-Mejerhof-Parnasovom putu, šećer se transformiše u etanol I ugljendioksid.

Ćelije kvasca sadrže piruvat-dekarboksilazu koja katalizuje slijedeću reakciju:

CH3COCOOH = CH3COH + CO2Etanol se dobiva redukcijom acetaldehida sa NADH2, koji se stvara

pri oksidaciji gliceraldehid-3-fosfata. Drugim riječima, u navedenom tipu vrenja acetaldehid je krajnji

akceptor vodonika:

CH3COH + 2h + 2e = CH3CH2OH Zbirna jednačina alkoholnog vrenja može imati

slijedeći oblik: C6H12O6 = 2CH3CH2Oh + 2CO2

Procesi mliječnog i alkoholnog vrenja su veoma rasprostranjeni.Postoje I tipovi vrenja, koji se razlikuju prema sastavu krajnjih

proizvoda, među kojima se mogu naći različite organske kiseline, alkoholi, CO2 I gasovi vodonika.

U drugim fazama nekih tipova vrenja stvara se slobodna energija, zahvaljujući čemu se povećavaju zalihe ATP u ćeliji.