Czym jest ścieżka Pentose Phosphate?
Ścieżka fosforanu pentozy jest sekwencją zdarzeń, których komórka używa do przekształcenia rodzaju glukozy w inne cząsteczki. Ścieżka wykorzystuje kilka etapów i różne enzymy, aby to osiągnąć. Produkty szlaku pentozo-fosforanowego obejmują cząsteczki powszechnie znane jako NADPH, które przekazują elektrony innym cząsteczkom w reakcjach redukujących oraz cząsteczki pentozy, które są stosowane jako bloki budulcowe dla materiału nukleinowego.
Ścieżka fosforanu pentozy można podzielić na dwie oddzielne fazy. Pierwsza faza jest nieodwracalna i polega na pobieraniu elektronów i atomu węgla z glukozo-6-fosforanu. Ta faza ma dwa etapy reakcji. Druga faza jest odwracalna i przekształca produkt z pierwszego etapu w alternatywne cząsteczki cukru.
Szlak rozpoczyna się od cząsteczki glukozo-6-fosforanu. Ta cząsteczka jest przekształcana w 6-fosfoglukonolakton przez enzym dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, tracąc w ten sposób dwa elektrony. Elektrony są używane do zmiany cząsteczki fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADP) do zredukowanej postaci, NADPH, w procesie zwanym utlenianiem. Drugi etap wykorzystuje cząsteczkę wody (H2O), aby pomóc usunąć węgiel z produktu 6-fosfoglukonolaktonu z pierwszego etapu. Podczas tej reakcji, katalizowanej przez enzym dehydrogenazy 6-fosfoglukonolaktonowej, uwalniana jest cząsteczka dwutlenku węgla (CO2), a inny NADP zyskuje elektrony i przekształca się w NADPH.
Produktem pierwszej fazy szlaku pentozo-fosforanowego jest rybulozo-5-fosforan. Cząsteczka ta może być zamieniona na kilka użytecznych substancji w drugiej fazie szlaku. Rybulozo-5-fosforan można zmienić strukturalnie, bez zmiany masy cząsteczkowej, na rybozo-5-fosforan, który jest stosowany do wytwarzania nukleotydów i deoksynukleotydów, które są elementami budulcowymi materiału genetycznego. Rybulozo-5-fosforan można również przekształcić w ksylulozo-5-fosforan, który jest również stosowany do wytwarzania materiału nukleinowego.
Te pięciowęglowe cząsteczki cukru można dalej stosować do wytwarzania cukrów o sześciu lub trzech atomach węgla zwanych fruktozo-6-fosforanem i gliceraldehydo-3-fosforanem. Dzieje się tak, jeśli komórka potrzebuje NADPH bardziej niż potrzebuje rybozo-5-fosforanu. Te sześcio- i trójwęglowe cukry można również wykorzystać do ponownego wytworzenia glukozy, jeśli komórka tego wymaga. Ścieżka może również działać w odwrotnym kierunku, z sześcio- i trzy-węglowymi cukrami przekształcającymi się w rybozo-5-fosforan, jeśli to konieczne.
Szlak fosforanów pentozy jest dość aktywny w tkance tłuszczowej i czerwonych krwinkach ssaków. Jest aktywny w tkance tłuszczowej, ponieważ aby rozbić źródła energii na glukozę, konieczna jest darowizna elektronowa NADPH, dlatego należy utrzymać poziomy NADPH. Komórki krwi ssaków wykorzystują tę ścieżkę z nieco innego powodu. Wytworzony NADPH utrzymuje cząsteczkę zwaną glutationem w formie, która pomaga zapobiegać utlenianiu żelaza hemoglobiny. Zredukowana postać hemoglobiny jest bardziej skuteczna w wiązaniu tlenu niż forma utleniona.