Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

Отже, діоксіацетонфосфат є третьою сполу-

кою, що забезпечує взаємозв’язок гліколізу і пен-

Транскетолаза

тозофосфатного шляху. З таких продуктів гліко-

С4 + С5 —————→

С6 + С3

лізу, як фруктозо-6-фосфат, гліцеральдегід-3-фос-

фат і діоксіацетонфосфат у пентозному шляху об-

Відбувається залучення фосфопентоз, що ут-

міну вуглеводів можуть утворюватися фосфопен-

ворилися при розпаді нуклеїнових кислот або

този, тобто основне значення анаеробної фази

нуклеотидів, в утворення метаболітів гліколізу.

пентозофосфатного шляху — взаємоперетворен-

Еритрозо-4-фосфат інгібує гексозофосфатізо-

ня моносахаридів, у ході якого відбувається ут-

меразу, і фруктозо-6-фосфат перетворюється на

ворення фосфопентоз із проміжних продуктів

фруктозо-1,6-бісфосфат, тобто метаболітний потік

гліколізу, або фосфопентози можуть використо-

іде по шляху гліколізу.

вуватися в реакціях гліколізу.

Поряд із зазначеними реакціями, у пентозо-

Обидва процеси — пентозний шлях і гліколіз

фосфатному шляху можуть перебігати такі ре-

— перебігають у цитоплазмі клітини і можуть

акції:

1.

Рибозо-5-фосфат

НАДФ+ не відбувається (тобто гальмуються біо-

Епімераза

синтетичні процеси з участю НАДФ+), але, залеж-

но від кількості еритрозо-4-фосфату, може відбува-

Арабінозо-5-фосфат

тися залучення метаболітів гліколізу до синтезу

2. Арабінозо-5-фосфат + Діоксіацетонфосфат

пентозофосфатів, або, мабуть, при дуже складних

умовах, пентозофосфати використовуються для

Альдолаза

утворення метаболітів гліколізу і підтримки енер-

Октулозо-1,8-бісфосфат

гозабезпечення в анаеробних умовах.

Фосфатаза

Клінічні аспекти пентозофосфатного шляху

Октулозо-8-фосфат

1. Пентозофосфатний шлях в еритроцитах по-

3. Октулозо-8-фосфат + Еритрозо-8-фосфат

стачає НАДФН для відновлення окисненого глу-

татіону, ця реакція каталізується глутатіонре-

Транскетолаза

дуктазою. Відновлений глутатіон руйнує в

Фруктозо-6-фосфат + Глюкозо-6-фосфат

еритроцитах Н2О2 за допомогою глутатіонперок-

Схематично це можна виразити в такий

сидази. Ця реакція має важливе значення, тому

спосіб:

що нагромадження Н2О2 може скоротити час

Альдолаза

життя еритроцитів (шляхом підвищення швид-

кості окиснення гемоглобіну в метгемоглобін).

С5 + С3

С8

G–S–S–G + НАДФН + Н+

Транскетолаза

С8

+ С4

С6 + С6

Глутатіонредуктаза

Біологічна роль пентозофосфатного шляху

2 G–SH + НАДФ+

обміну вуглеводів

2 G–SH + Н2О2

1. Пентозофосфатний шлях забезпечує орга-

Глутатіонпероксидаза

нізм пентозами, необхідними для біосинтезу нук-

(селензалежна)

G–S–S–G + 2 Н2О

леотидів (наприклад, АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ,

НАД+, НАДФ+, ФАД, КоА та ін.). Фосфопенто-

2. Недостатність глюкозо-6-фосфатдегідроге-

зи необхідні також для біосинтезу нуклеїнових

кислот — ДНК і РНК, де вони становлять близь-

нази є причиною гемолітичної анемії за рахунок

ко 40 % молекулярної маси нуклеїнових кислот.

гемолізу еритроцитів.

2. Пентозофосфатний шлях постачає віднов-

У деяких груп людей спостерігаються мутації,

лені форми НАДФ+ (НАДФН+Н+). Він задоволь-

що спричинюють нестачу глюкозо-6-фосфатде-

няє потреби організму в НАДФН+Н+ приблиз-

гідрогенази, внаслідок чого порушується утво-

но на 50 %. Відновлений НАДФ+ є донором

рення НАДФН2, що призводить до гемолізу ери-

Гідрогену для біосинтезу вищих жирних кислот,

троцитів, особливо після прийому пацієнтами

холестерину,

пуринових основ та інших сполук,

антималярійних препаратів, аспірину, сульф-

використовується в мікросомальному окисненні

аніламідів. Такі ж порушення виникають у па-

при знешкодженні лікарських засобів та отрут у

цієнтів при споживанні бобів Vicia faba — фавізм

печінці, у синтезі жовчних кислот, стероїдних гор-

(захворювання, на яке страждають мільйони лю-

монів, у знешкодженні аміаку шляхом відновно-

дей у країнах Африки й Азії).

го амінування. Про важливу роль його для біо-

синтезу вищих жирних кислот свідчить те, що у

Метаболізм фруктози

жировій тканині він становить приблизно 50 %

від гліколізу (тобто 50 % глюкози витрачається

не в гліколізі, а в пентозофосфатному шляху об-

На частку фруктози припадає значна кіль-

міну вуглеводів), а в м’язовій тканині — всього

кість вуглеводів, що надходять з їжею (за добу —

0,3 %. У печінці пентозофосфатний шлях стано-

близько 100 г). Джерелами фруктози в їжі є фрук-

вить 2,5–3 % від гліколізу, тобто приблизно в

ти, мед і дисахарид сахароза, що у тонкому ки-

10 разів більше, ніж у м’язах.

шечнику перетворюється на глюкозу і фруктозу.

3. В анаеробній фазі пентозофосфатного шля-

Фруктоза після глюкози є найбільшим джерелом

ху обміну вуглеводів утворюється фруктозо-6-

вуглеводів, вона може включатися в гліколіз.

фосфат, гліцеральдегід-3-фосфат і діоксіацетон-

У жировій тканині фруктоза під дією гексокі-

фосфат, які забезпечують взаємозв’язок гліколі-

нази і за участю АТФ перетворюється на фрук-

зу й пентозофосфатного шляху обміну вугле-

тозо-6-фосфат, який під впливом фосфофруктокі-

водів.

нази і ще однієї молекули АТФ перетворюється

4. В окисній фазі пентозофосфатного шляху

на фруктозо-1,6-бісфосфат і далі по шляху гліко-

(яка активна у присутності кисню) відбуваєть-

лізу, або за участю гексозофосфатізомерази пере-

ся синтез фосфопентоз і відновлених еквівалентів

творюється на глюкозо-6-фосфат, що бере участь

НАДФ+; у неокисній фазі (при зниженні вмісту

у гліколізі, синтезі глікогену, пентозофосфатному

кисню у тканині) утворення відновлених форм

шляху або утворенні глюкози.

Зі спадковою недостатністю фруктозо-1-фос-

+АТФ

Галактокіназа

фатальдолази (альдолаза В) у печінці та нирках

-АДФ

пов’язана вроджена непереносність фруктози. У

Галактозо-1-фосфат

цьому випадку, при наявності фруктози в їжі, у

Синтез

тканинах нагромаджується фруктозо-1-фосфат,

що інгібує альдолазу фруктозо-1,6-бісфосфату

глікогену

УДФ-глюкоза

Гексозо-1-фосфатури-

(альдолаза А), яка міститься в більшості тканин.

Синтез

дилтрансфераза

У результаті порушується розпад і синтез глюко-

(УДФ-галактоза)

зи. Крім того, фруктозо-1-фосфат інгібує фосфо-

лактози

Глюкозо-1-

рилазу глікогену. Ці причини призводять до по-

фосфатаза

яви гіпоглікемії після прийому їжі, що містить

Глюкозо-1

-фосфат

4Глюкоза

фруктозу. Хвороба звичайно виявляється після

Синтез

-Н3РО

переходу з грудного вигодовування на їжу, що

глікогену

Фосфоглюкомутаза

містить сахарозу, і виявляється нападами блю-

вання і судом після їжі. При усуненні фруктози з

раціону діти розвиваються нормально. Відомо

Глюкоза

Глюкозо-6-фосфат

ПФШ

також спадкове порушення обміну — фруктозе-

мія, спричинена нестачею фруктокінази. Фрук-

тоза, що надходить в організм, не піддається ні-

Гліколіз

яким змінам, виявляється в крові й виводиться з

Спочатку галактоза перетворюється на га-

клітин, багато реакцій гліколізу оборотні, тому

лактозо-1-фосфат за участю АТФ і галактокіна-

можуть брати участь у глюконеогенезі. Пере-

зи. Надалі галактозо-1-фосфат вступає в реакцію

шкодою для перебігу глюконеогенезу є необо-

з УДФ-глюкозою, яку каталізує гексозо-1-фос-

ротні (нерівноважні) реакції гліколізу: гексокіназ-

фатуридилтрансфераза. Внаслідок цієї реакції

на, фосфофруктокіназна, піруваткіназна, біоло-

утворюється глюкозо-1-фосфат, який використо-

гічна роль яких полягає в «проштовхуванні» ме-

вується для синтезу глікогену, утворення глюко-

таболітів по шляху гліколізу.

зи або перетворюється на глюкозо-6-фосфат, і

Якщо для перших двох необоротних реакцій

УДФ-галактоза, яка бере участь у синтезі лак-

гліколізу — гексокіназної (глюкокіназної) і фос-

този, або під впливом епімерази перетворюється

фофруктокіназної — існують «альтернативні»

на УДФ-глюкозу, що знову взаємодіє з галакто-

реакції глюконеогенезу: глюкозо-6-фосфатазна і

зо-1-фосфатом, або використовується для синте-

фруктозо-1,6-бісфосфатазна, біологічна роль яких

зу глікогену.

полягає у відсіканні фосфату від відповідного ме-

таболіту, і механізм глюконеогенезу на цих

2-й шлях

ділянках відносно простий, то початковий етап

Галактоза

глюконеогенезу, що є альтернативою піруваткі-

+АТФ

Галактокіназа

назній реакції, складний і неоднозначний. Скла-

дається він із кількох реакцій, що забезпечують

-АДФ

перехід пірувату у фосфоенолпіруват. Піруват —

Галактозо-1-фосфат

один із центральних продуктів метаболізму в

+УТФ

Галактозо-1-фосфат-

організмі людини. Він дуже тісно пов’язаний не

- Пірофосфат уридилтрансфераза

тільки з вуглеводами, але й з амінокислотами і

Епімераза

ліпідами. Так, гліцерол, окиснюючись через ета-

УДФ-галактоза

УДФ-глюкоза

пи гліцерофосфату, діоксіацетонфосфату, гліцер-

альдегідфосфату, перетворюється на піруват.

Синтез лактози

Синтез глікогену

Піруват, піддаючись окисному декарбоксилю-

ванню, перетворюється на ацетил-КоА, що може

Перший етап утворення галактозо-1-фосфату

окиснюватися в ЦТК, брати участь у синтезі

не відрізняється від попереднього шляху, а в по-

ВЖК, холестеролу, стероїдних гормонів та ін.

дальшому галактозо-1-фосфат за участю УТФ і

Нарешті, піруват може, карбоксилюючись, пере-

галактозо-1-фосфатуридилтрансферази перетво-

творюватися на оксалоацетат, і саме цю реакцію

рюється на УДФ-галактозу, яка використо-

вважають початком глюконеогенезу. Вона пере-

вується для синтезу лактози, або під впливом епі-

бігає в мітохондріях, тому піруват гліколітично-

мерази перетворюється на УДФ-глюкозу, яка

го, амінокислотного, гліцеролового походження

бере участь у синтезі глікогену.

переходить із цитоплазми в мітохондрії. Тут піру-

Відомо спадкове захворювання галактоземія,

ват карбоксилюється за участю АТФ під дією

при якому спостерігається недостатність галак-

піруваткарбоксилази, у якої коферментом є біо-

тозо-1-фосфатуридилтрансферази. Хвороба вияв-

тин, а алостеричним активатором — ацетил-

ляється з перших днів після народження — відмо-

КоА, з утворенням оксалоацетату.

ва від їжі, блювання, пронос. Характерним для

галактоземії є розвиток помутніння кришталика

СООН

(катаракта). Перехід на їжу, яка не містить га-

СН3

Пiруват-

карбоксилаза

лактози (штучне вигодовування), цілком усуває

О + СО2

+ АТФ

СН2

+ АДФ + Рн

С

Біотин

всі прояви хвороби.

СООН

С

О

СООН

Піруват

Оксалоацетат