Пентозофосфатный путь (ПФП) обмена углеводов нередко называют апотомическим путём, так как обмен глюкозы идёт по первому (С1) атому углерода.

Доля ПФП в количественном превращении глюкозы в клетках обычно невелика (в

большинстве клеток не более 10 %) и варьирует в зависимости от типа ткани и её функ- ционального состояния. Так, в клетках печени по этому пути превращается до 20 % глюкозы, в эритроцитах — 7 %, в клетках мозга — около 2 %. Этот процесс идет в клетках многих органов и тканей.

Ферменты ПФП локализованы в цитоплазме клеток.

Превращение глюкозы по ПФП не требует присутствия кислорода. Если по ПФП

превращается шесть молекул Гл-6-Ф, то за один цикл молекула Гл-6-Ф катаболизирует до 6 СО2.

Суммарное уравнение:

6 Гл-6-Ф + 7H2O + 12 НАДФ+ 5 Гл-6-Ф + 6СО2 + 12 НАДФН.Н+ + ФН

Последовательность реакций ПФП разделяют на два этапа:

I. Окислительный этап. На этом этапе осуществляются две дегидрогеназные реакции и одна реакция декарбоксилирования с образованием рибозо-5-фосфата и восстановлением двух молекул НАДФ+ (2 НАДФ+ → 2 НАДФН.Н+)

Таким образом, при окислении молекулы глюкозы образуется 2 НАДФН.Н+ и рибозо-5- фосфат. В некоторых клетках катаболизм глюкозы на этом и заканчивается.

Ключевые ферменты:

1) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа — главный ключевой фермент;

2) 6-фосфоглюконатдегидрогеназа.

Значение окислительного этапа:

1.Главный поставщик рибозо-5-фосфата для биосинтетических процессов: биосинтез мононуклеотидов (АМФ, ГМФ, УМФ, ЦМФ, ТМФ и др.); синтез нуклеиновых кислот (ДНК, РНК);

синтез коферментов (НАД+, НАДФ+, ФАД, КоА-SН).

2.Основной источник НАДФН.Н+ в клетках. ПФП на 50 % обеспечивает потребности клетки в НАДФН.Н+.



НАДФН.Н+ в клетках используется:

1) в реакциях биосинтеза веществ как восстановитель:

синтез жирных кислот;

биосинтез холестерола, стероидных гормонов, желчных кислот;

синтез заменимых аминокислот (НАДФН·Н+ как кофермент глутаматдегидрогеназы в реакциях восстановительного аминирования α-кетоглутаровой кислоты);

в глюкуроновом пути и др.

2) в обезвреживании веществ: в реакциях гидроксилирования различных ксенобиотиков, лекарственных веществ, этанола и других веществ, которые осуществляются с участием микросомной цитР450-зависимой системы окисления;

3) как антиоксидант: используется на восстановление окисленного глутатиона. Глутатион — важного антиоксиданта клеток;

4) в фагоцитозе: генерирование активных форм кислорода. Фагоциты с использованием НАДФН.Н+ генерируют супероксидные анион-радикалы, выполняющие основную роль в разрушении поглощённых бактериальных клеток. При недостаточной продукции НАДФН.Н+ при нарушении ПФП отмечается хроническое течение инфекционных заболеваний.

Интенсивность протекания реакций ПФП зависит от потребности клеток в продуктах реакций и различается в разных тканях. Реакции окислительного этапа активно протекают в клетках печени, жировой ткани, эмбриональной ткани, в коре надпочечников, щитовидной железе, половых железах, лактирующей молочной железе, костном мозге, эритроцитах.

II. Неокислительный этап (этап межмолекулярных перегруппировок). На этом этапе происходят взаимопревращения сахаров (фосфотриоз, фосфотетроз, фосфопентоз, фосфогексоз, фосфогептулоз, фосфооктулоз), в результате которых регенерирует глюкозо-6-фосфат.

Два основных фермента катализируют превращения на неокислительном этапе:

1) транскетолаза катализирует перенос двухуглеродных фрагментов. В качестве кофермента использует тиаминпирофосфат;

2) трансальдолаза катализирует перенос трёхуглеродных фрагментов.

Варианты неокислительных превращений:

классический или F-вариант (от англ. fat — жир) — осуществляется в клетках жировой ткани;

октулозный или L-вариант (от англ. liver — печень) — осуществляется в клетках печени и других тканей.

Реакции (L-вариант):

Итак, на неокислительном этапе невостребованные в клетках пентозофосфаты в результате межмолекулярных перегруппировок превращаются в Гл-6-Ф, а также образуются Фр-6-Ф и 3-ФГА.

Все реакции неокислительного этапа обратимы.

На неокислительном этапе ПФП связан с гликолизом (посредством Гл-6-Ф, Фр-6-Ф и 3- ФГА), то есть возможно переключение этих процессов.

Значение неокислительного этапа:

1.Стабилизирует концентрацию фосфопентоз в клетке, то есть утилизирует лишние фосфопентозы. Благодаря связи с гликолизом лишние пентозы катаболизируют по гликолитическому пути, давая клеткам энергию.

2.Синтез фосфопентоз в клетке при торможении окислительного этапа благодаря обратимости реакций неокислительного превращения.

Регуляция пентозофосфатного пути, в основном, осуществляется на уровне дегидрогеназ. Инсулин индуцирует синтез глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, 6-фосфоглюконат- дегидрогеназы. Жирные кислоты — аллостерические ингибиторы глюкозо-6-фосфат- дегидрогеназы. Увеличение уровня НАДФН.Н+ в клетке тормозит окисление глюкозы по ПФП.