Szlak pentozowy, Slajdy'z Systemy biologiczne. Polish Academy of Science – Institute of Geography and Spatial Development (Polska Akademia Nauk – Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania, PAN-IGiPZ) [33]
karolina_niziolek
karolina_niziolek23 stycznia 2016

Szlak pentozowy, Slajdy'z Systemy biologiczne. Polish Academy of Science – Institute of Geography and Spatial Development (Polska Akademia Nauk – Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania, PAN-IGiPZ) [33]

PPTX (161 KB)
20 strona
2Liczba pobrań
1000+Liczba odwiedzin
Opis
Szlak pentozowy
20punkty
Punkty pobierania niezbędne do pobrania
tego dokumentu
Pobierz dokument
Podgląd3 strony / 20
To jest jedynie podgląd.
3 shown on 20 pages
Pobierz dokument
To jest jedynie podgląd.
3 shown on 20 pages
Pobierz dokument
To jest jedynie podgląd.
3 shown on 20 pages
Pobierz dokument
To jest jedynie podgląd.
3 shown on 20 pages
Pobierz dokument

Szlak pentozowy

Jest to ciąg reakcji biochemicznych, podczas których  glukozo­6­fosforan jest utleniany do rybozo­5­fosforanu 

oraz wytwarzany jest NADPH . Głównym celem jest dostarczanie komórce NADPH 

niezbędnego do przeprowadzania reakcji redukcji w  cytoplazmie oraz synteza pentoz.

Reakcje szlaku zachodzą w cytozolu . Przede  wszystkim w tkance tłuszczowej , gruczołach mlecznych i 

korze nadnerczy oraz cytoplazmie i chloroplastach komórek  roślinnych. Opisane poniżej reakcje nazywane są 

oksydacyjnym szlakiem pentozofosforanowym. Te same  enzymy wykorzystywane są w szlaku określanym jako  redukcyjny szlak pentozofosforanowy służącego do 

odtworzenia z aldehydu fosfoglicerynowego rybulozo­1,5­ bisfosforanu w fazie regeneracyjnej cyklu Calvina  zachodzącego w fotosyntetyzujących komórkach 

roślinnych. Wykorzystanie tych samych enzymów w  cyklach reakcji o różnym efekcie końcowym pokazuje 

swoistą oszczędność ewolucji.

ZNACZENIE CYKLU PENTOZOWEGO

 Generacja NADPH­ dla redukcyjnych syntez jak np. biosynteza kwasów  tłuszczowych i steroidowych

 w wyniku zajścia jednego pełnego cyklu pentozowego z 3 cząsteczek  glukozo­6­fosforanu powstaje min 6 cząsteczek NADPH

 NADPH jest zaangażowany jako dawca równoważników redukcyjnych w  redukcję zarówno 3­ketoacylopochodnych jak i 2,3­nienasyconych  acylowych pochodnych.

 Oksydacyjne reakcje szlaku pentozofosforanowego są głównym źródłem  wodorów niezbędnych do redukcyjnej syntezy kwasów tłuszczowych.

 Ponadto NADPH może zostać wykorzystane do ochrony erytrocytów przed  hemolizą.

 NADPH redukuje utleniony glutation do formy zredukowanej. Zredukowany  glutation usuwa z erytrocytów H2O2, który przyspiesza utlenianie  hemoglobiny do methemoglobiny

 Zakłócenie szlaku pentozowego, spowodowane np. niedoborem enzymów,  może być głównym powodem hemolizy krwinek, występującej w jednym z  typów niedokrwistości megaloblastycznej.

 Najważniejszym enzymem jest tu dehydrogenazaglukozo­6­fosforanowa.

 Ponad 100 milionów ludzi na świecie może mieć uwarunkowaną genetycznie  małą aktywność tego enzymu

 szlak pentozofosforanowy dostarcza rybozy do syntezy nukleotydów i  kwasów nukleinowych.

• Ponadto NADPH może zostać wykorzystane do ochrony erytrocytów  przed hemolizą.

• NADPH redukuje utleniony glutation do formy zredukowanej.  Zredukowany glutation usuwa z erytrocytów H2O2, który przyspiesza  utlenianie hemoglobiny do methemoglobiny

• Zakłócenie szlaku pentozowego, spowodowane np. niedoborem  enzymów, może być głównym powodem hemolizy krwinek, występującej  w jednym z typów niedokrwistości megaloblastycznej.

• Najważniejszym enzymem jest tu dehydrogenazaglukozo­6­fosforanowa.

• Ponad 100 milionów ludzi na świecie może mieć uwarunkowaną  genetycznie małą aktywność tego enzymu

• szlak pentozofosforanowy dostarcza rybozy do syntezy nukleotydów i  kwasów nukleinowych.

KONTROLA SZLAKU 

PENTOZOFOSFORANOWEGO:

 Czynniki wpływające na szlak pentozofosforanowy to:

• Dostępność NADP+ (oraz wzajemny stosunek NADP+/NADPH)

• Dostępność substratów

• Obecność enzymów: dehydrogenazyglukozo­6­fosforanowej,  dehydrogenazy 6­fosfoglukonianowej

Znaczenie biomedyczne

Niedobory pewnych enzymów szlaku pentozowego

są głównymi przyczynami hemolizy erytrocytów, która występuje

w jednym z typów niedokrwistości hemolitycznej.

Najważniejszym enzymem jest tutaj

dehydrogenaza glukozo – 6­ fosforanowa.

Enzymy szlaku pentozowego, podobnie jak i glikolizy,

 znajdują się cytozylu.

Utlenianie, podobnie jak w glikolizie, zachodzi przez

 odwodorowanie: a,e, odmiennie niż w glikolizie,

 akceptorem wodorów jest NADP+, a nie NAD+.

GLUKOZO­6­FOSFORAN + 2NADP+ +H2O­­­­­­ >

RYBOZO­5­FOSORAN + 2 NADPH+ 2H+ +CO2

Aby glukoza uległa całkowitemu utlenieniu do CO2 w szklaku pentozowym,

 niezbędna jest obecność w tkance enzymów  przekształcających gliceraldechyd­3­fosforan  w glukozo­6­fosforan. Są to enzymy szlaku  glikolizy działające w odwrotnym kierunku i 

dodatkowo enzym glukoneogenezy,  fruktozo­1,6­bifosforan.

Przebieg szlaku pentozowego

W przebiegu szlaku pentozofosforanowego można  wyróżnić dwie fazy. 

Pierwsza ­ faza oksydacyjna, podczas której powstaje  NADPH oraz druga ­ faza nieoksydacyjna podczas której  powstają pentozy oraz cukry o 3, 4 i 7 atomach węgla .

Faza oksydacyjna Podczas tej fazy glukozo­6­fosforan zostaje przekształcony w rybulozo­5­ fosforan . Jednocześnie dwie cząsteczki NADP+ zostają zredukowanie do 

NADPH +H+.

Faza nieoksydacyjna Podczas tej fazy rybulozo­5­fosforan zostaje przekształcony w rybozo­5­fosforan 

lub ulega wieloetapowym przekształceniom w metabolity glikolizy .

Istnieją cztery sposoby funkcjonowania szlaku pentozofosforanowego:

1) glukozo­6­fosforan   fruktozo­6­fosforan   rybozo­5­fosforan lub→ →

glukozo­6­fosforan   fruktozo­6­fosforan   fruktozo­1,6­bisfosforan   fosfodihydroksyaceton   aldehyd 3­→ → → → fosfoglicerynowy   rybozo­5­fosforan lub→

glukozo­6­fosforan   fruktozo­6­fosforan   fruktozo­1,6­bisfosforan   aldehyd 3­fosfoglicerynowy   → → → → rybozo­5­fosforan;

2) glukozo­6­fosforan (2NADPH + CO2)   rybulozo­5­fosforan   rybozo­5­fosforan;→ →

3) glukozo­6­fosforan (2NADPH + CO2)   rybulozo­5­fosforan   rybozo­5­fosforan   aldehyd 3­→ → → fosfoglicerynowy   fosfodihydroksyaceton   fruktozo­1,6­bisfosforan   fruktozo­6­fosforan   glukozo­6­→ → → → fosforan lub

glukozo­6­fosforan (2NADPH + CO2)   rybulozo­5­fosforan   rybozo­5­fosforan   aldehyd 3­→ → → fosfoglicerynowy   fruktozo­1,6­bifosforan   fruktozo­6­fosforan   glukozo­6­fosforan lub→ → →

glukozo­6­fosforan (2NADPH + CO2)   rybulozo­5­fosforan   rybozo­5­fosforan   fruktozo­6­fosforan   → → → → glukozo­6­fosforan;

4) glukozo­6­fosforan (2NADPH + CO2)   rybulozo­5­fosforan   rybozo­5­fosforan   fruktozo­6­fosforan   → → → → fruktozo­1,6­bisfosforan   fosfodihydroksyaceton   aldehyd 3­fosfoglicerynowy (pirogronian + 2ATP) lub→ →

glukozo­6­fosforan (2NADPH + CO2)   rybulozo­5­fosforan   rybozo­5­fosforan   fruktozo­6­fosforan   → → → → fruktozo­1,6­bisfosforan   aldehyd 3­fosfoglicerynowy (pirogronian + → 2ATP) lub

glukozo­6­fosforan (2NADPH + CO2)   rybulozo­5­fosforan   rybozo­5­fosforan   aldehyd 3­→ → → fosfoglicerynowy (pirogronian + 2ATP).

RÓŻNICE POMIĘDZY GLIKOLIZĄ A 

SZLAKIEM PENTOZOWYM

Utlenianie:

W szklaku pentozowym zachodzi z użyciem NADP+ W glikolizie zachodzi z użyciem NAD+

CO2

Szlak pentozowy ­­­> charakterystyczny produkt Glikoliza ­­­­­­> brak

ATP

Szlak pentozowy ­­­­> brak Glikoliza ­­­­­> synteza ATP jako zasadnicza funkcja glikolizy

PODOBIEŃSTWA Enzymy obu szlaków znajdują się w cytosolu

Utlenianie zachodzi przez odwodorowanie

Glukozo­6­fosforan jako wspólny metabolit dla  obu szlaków

Aktywność szlaku pentozowego w różnych tkankach Wątroba Tkanka tłuszczowa Kora nadnerczy Tarczyca Erytrocyty Gruczoł sutkowy w czasie laktacji Mięśnie szkieletowe­ mała aktywność

Wszystkie tkanki, w których ten szlak jest  aktywny zużywają NADPH do syntez  redukujących, np. do syntezy kwasów 

tłuszczowych, steroidów, aminokwasów szlakiem  dehydrogenazy glutaminianowej albo 

zredukowanego glutationu w erytrocytach.

FUNKCJE W METABOLIZMIE Szlak pentozofosforanowy spełnia kilka funkcji w 

metabolizmie komórek:

 Rybulozo­5­fosforan jest zażywany do syntezy  nukleotydów budujących RNA oraz jest prekursorem  deoksyrobozy wchodzącej w skład nukleotydów  budujących DNA

 NADPH służy jako reduktor w wielu reakcjach  biosyntezy zachodzących w cytozolu. Bierze udział w  syntezie steroidów w komórkach nadnerczy, jąder i  jajników oraz w syntezie kwasów tłuszczowych w  komórkach wątroby, tkance tłuszczowej i gruczołach  mlecznych.

 W krwinkach czerwonych nie posiadających  mitochondriów jest jedynym sposobem na wytworzenie  siły redukcyjnej w postaci NADPH niezbędnej do  redukowania glutationu i ochrony komórki przez  stresem oksydacyjnym.

 W komórkach roślinnych erytrozo­4­fosforan bierze  udział w syntezie aminokwasów aromatycznych, lignin,  związków fenolowych i flawonoidów.

 W warunkach wysokiego zapotrzebowania na siłę  redukcyjną (NADPH) i ATP zwiększa produkcję  metabolitów glikolizy zwieszając wydajność tego  procesu.

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY A MALARIA

Zauważono, że genetycznie uwarunkowany  niedobór dehydrogenazy glukozo­6­fosforanowej 

występuje znacznie częściej u Amerykanów  pochodzenia afrykańskiego (11%) niż Amerykanów 

pochodzących z innych kontynentów. Zostało  wykazane że niedobór enzymu szlaku 

pentozofosforanowego jest czynnikiem chroniącym  przed malarią. Pasożyt wywołujący chorobę do 

rozwoju potrzebuje glutationu, będącego  metabolitem opisanego powyżej szlaku.

PREZENTACJĘ WYKONAŁY

Karolina Niziołek Kinga Bednarska Kinga Kwaśniak

Karolina Kowalska Magdalena Berut

komentarze (0)
Brak komentarzy
Bądź autorem pierwszego komentarza!
To jest jedynie podgląd.
3 shown on 20 pages
Pobierz dokument