Рибулозо-5-фосфат служит субстратом для двух ферментов. В результате образуется фосфорилированная кетопентоза-D-рибулозо-5-фосфат и еще одна молекула НАДФН2. Кроме того, рибулозо-5-фосфат под влиянием особой изомеразы легко превращается в рибозо-5-фосфат. Если потребность в рибозо-5-фосфате значительно превышает потребность в НАДФН, то б.ч. глюкозо-6-фосфата по гликолитич. Под действием соответствующей эпимеразы из рибулозо-5-фосфата может образоваться другая фосфопентоза — ксилулозо-5-фосфат.

В окислительной части пентозофосфатного пути глюкозо-6-фосфат подвергается окислительному декарбоксилированию, в результате которого образуются пентозы. Далее глюконолактон-6-фосфат быстро превращается в 6-фосфоглюконат при участии фермента глюконолактонгидратазы. Транскетолаза в качестве кофермента использует тиаминдифосфат. В следующей реакции, катализируемой транс-кетолазой, происходит перенос двухуглеродного фрагмента от ксилулозо-5-фосфата на эритрозо-4-фосфат.

Далее фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат могут превратиться в глюкозу. Окислительный этап образования пентоз и неокислительный этап (путь возвращения пентоз в гексозы) составляют вместе циклический процесс. Впрочем, в некоторых случаях образование рибозо-5-фосфата является единственным назначением пентозофосфатного пути.

Особенность пентозного шунта в эритроците

Судьба глюкозо-6-фосфата — вступит ли он в гликолиз или пентозофосфатный путь — определяется потребностями клетки в данный момент, а также концентрацией NADP+ в цитозоле. В норме доля пентозофосфатного пути в количественном превращении глюкозы обычно невелика, варьирует у разных организмов и зависит от типа ткани и ее функционального состояния.

Коферментом в транскетолазной реакции служит ТПФ, играющий роль промежуточного переносчика гликольальдегидной группы от ксилулозо-5-фосфата к рибозо-5-фосфату. В результате образуется семиуглеродный моносахарид седогептулозо-7-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат. Однако это не означает, что молекула глюкозо-6-фосфата, вступающая в цикл, полностью окисляется.

5-фосфат (все сахара находятся в D-форме), входящий в состав молекул ряда важнейших прир. соед. (нуклеиновых к-т, нуклеотидов и др.). На неокислит. 3-фосфат, 1 молекула к-рого, вступая в р-ции с 2 молекулами фруктозо-6-фосфата, превращ. Недостаточность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы в эритроцитах служит причиной лек. гемолитич. В свою очередь для синтеза самих нуклеиновых кислот, а точнее пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, требуется рибозо-5-фосфат.

При реализации всех реакций второго этапа пентозы превращаются во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегидфосфат. Если клетке нужны НАДФН и энергия АТФ (как в эритроците), то фруктозо-6-фосфат и глицеральдегидфосфат на выходе из 2-го этапа «провалятся» в гликолитические реакции. Если клетка растет и делится, то ей необходимы НАДФН и рибозо-5-фосфат.

Пентозофосфатный путь состоит из 2 фаз (частей) — окислительной и неокислительной. Наиболее активно Пентозофосфатный путь протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках.

Особенности пентозофосфатного пути в разных клетках

Фермент 6-фосфоглюконатдегидрогеназа катализирует вторую реакцию дегидрирования окислительной части, в ходе которой происходит также и декарбоксилирование. Восстановленный NADPH ингибирует первый фермент окислительного этапа пентозофосфатного пути — глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Превращение NADPH в окисленное состояние NADP+ приводит к ослаблению ингибирования фермента. Реакции окислительного этапа служат основным источником NADPH в клетках.

NADPH как донор водорода участвует в анаболических процессах, например в синтезе холестерина. В этих превращениях принимают участие ферменты: эпимераза, изомераза, транскетолаза и трансальдолаза. Эти реакции протекают в 2 этапа: сначала происходит отщепление углеродного фрагмента от молекулы-донора, -а затем — перенос этого фрагмента на молекулу, выполняющую роль акцептора.

Образующийся после расщепления двухуглеродный фрагмент остаётся ковалентно связанным в каталитическом центре фермента с ко-ферментом тиаминдифосфатом. Далее фермент переносит двухуглеродный фрагмент на альдегидную группу альдосахара, образую новую кетозу — седргептулозо-7-фосфат. В эритроцитах, как и в большинстве клеток, присутствует тиолсодержащий трипептид — глу-татион (γ-глутамил-цистенил-глицин). Восстановленная форма глутатиона (Г-SH) содержит SH-группу (рис. 7-68), которая может служить донором электронов в реакциях восстановления.

Реакции второго этапа

Взаимодействие восстановленного глутатиона с пероксидом водорода в эритроцитах предохраняет цистеиновые остатки в протомерах гемоглобина от окисления. Возможно, в древних водах архея ещё до возникновения жизни происходили реакции пентозофосфатного цикла, катализируемые не ферментами, как в живых клетках, а ионамиметаллов, в частности, Fe2+.

Реакции окислительного пути протекают только в том случае, если восстановленный NADPH расходуется клеткой, то есть переходит в исходное невосстановленное состояние (NADP+). В отсутствие этого акцептора электронов первая реакция пентозофосфатного пути не может произойти. Как отмечалось выше, пентозофосфатный путь имеется у животных, растений и микроорганизмов. Рибозо-5-фосфат служит предшественником 5-фосфорибозил-1-пирофосфата (PRPP), который участвует в биосинтезенуклеотидов и нуклеиновых кислот, аминокислот гистидина и триптофана.

Пентозофосфатный цикл осуществляется в цитозоле (жидкой фазе) клеток животных, растений (особенно в темноте) и микроорганизмов. У растений часть реакций пентозофосфатный цикл участвует также в образовании гексоз при фотосинтезе.