Con đường của các giai đoạn Pentose và các bệnh liên quan



các con đường của pent pent Phosphate, còn được gọi là độ lệch của hexoses monophosphate, là một con đường trao đổi chất cơ bản có ribosome là sản phẩm cuối cùng, cần thiết cho các tuyến tổng hợp nucleotide và axit nucleic, như DNA, RNA, ATP, NADH, FAD và coenzyme A.

Nó cũng tạo ra NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), được sử dụng trong các phản ứng enzyme khác nhau. Tuyến đường này rất năng động và có khả năng thích ứng các sản phẩm của mình tùy thuộc vào nhu cầu nhất thời của các tế bào.

ATP (adenosine triphosphate) được coi là "tiền tệ năng lượng" của tế bào, bởi vì quá trình thủy phân của nó có thể được kết hợp với một loạt các phản ứng sinh hóa.

Theo cách tương tự, NADPH là một loại tiền năng lượng thiết yếu thứ hai để tổng hợp axit béo, tổng hợp cholesterol, tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh, phản ứng quang hợp và giải độc, trong số những loại khác..

Mặc dù NADPH và NADH có cấu trúc tương tự nhau, chúng không thể được sử dụng thay thế cho nhau trong các phản ứng sinh hóa. NADPH tham gia vào việc sử dụng năng lượng tự do trong quá trình oxy hóa các chất chuyển hóa nhất định để sinh tổng hợp.

Ngược lại, NADH tham gia vào việc sử dụng năng lượng tự do từ quá trình oxy hóa các chất chuyển hóa để tổng hợp ATP.

Chỉ số

  • 1 Lịch sử và địa điểm
  • 2 chức năng
  • 3 giai đoạn
    • 3.1 Giai đoạn oxy hóa
    • 3.2 Pha không oxy hóa
  • 4 bệnh liên quan
  • 5 tài liệu tham khảo

Lịch sử và địa điểm

Các dấu hiệu cho thấy sự tồn tại của tuyến đường này bắt đầu vào năm 1930 nhờ điều tra viên Otto Warburg, người mà việc phát hiện ra NADP được quy cho ông+.

Một số quan sát cho phép phát hiện ra con đường, đặc biệt là sự tiếp tục hô hấp với sự có mặt của các chất ức chế glycolysis, như ion florua.

Sau đó, vào năm 1950, các nhà khoa học Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann và Efraim Racker đã mô tả con đường pentose phosphate.

Các mô liên quan đến tổng hợp cholesterol và axit béo, chẳng hạn như tuyến vú, mô mỡ và thận, có nồng độ cao các enzyme pentose phosphate.

Gan cũng là một mô quan trọng cho con đường này: khoảng 30% quá trình oxy hóa glucose trong mô này xảy ra nhờ các enzyme của con đường pentose phosphate.

Chức năng

Con đường pentose phosphate chịu trách nhiệm duy trì cân bằng nội môi của carbon trong tế bào. Tương tự như vậy, con đường tổng hợp các tiền chất của nucleotide và các phân tử tham gia vào quá trình tổng hợp axit amin (khối cấu trúc của peptide và protein).

Nó là nguồn giảm năng lượng chính cho các phản ứng enzyme. Ngoài ra, nó cung cấp các phân tử cần thiết cho các phản ứng đồng hóa và cho các quá trình phòng thủ chống lại stress oxy hóa. Giai đoạn cuối của bản nhạc rất quan trọng trong các quá trình oxi hóa khử trong các tình huống căng thẳng.

Các giai đoạn

Con đường pentose phosphate bao gồm hai giai đoạn trong cytosol của tế bào: một giai đoạn oxy hóa, tạo ra NADPH với quá trình oxy hóa glucose-6-phosphate thành ribose-5-phosphate; và không oxy hóa, liên quan đến sự xen kẽ của các loại đường gồm ba, bốn, năm, sáu và bảy nguyên tử cacbon.

Tuyến đường này trình bày các phản ứng được chia sẻ với chu trình Calvin và với con đường Entner-Doudoroff, một phương pháp thay thế cho glycolysis.

Giai đoạn oxy hóa

Giai đoạn oxy hóa bắt đầu bằng quá trình khử hydro của phân tử glucose-6-phosphate tại carbon 1. Phản ứng này được xúc tác bởi enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase, có tính đặc hiệu cao bởi NADP+.

Sản phẩm của phản ứng này là 6-phosphonoglucono--lactone. Sau đó, sản phẩm này được thủy phân bởi enzyme lactonase để cung cấp 6-phosphogluconate. Hợp chất thứ hai được thực hiện bởi enzyme 6-phosphogluconate dehydrogenase và trở thành ribulose 5-phosphate.

Enzyme phosphopentose isomease xúc tác bước cuối cùng của giai đoạn oxy hóa, bao gồm sự tổng hợp ribose 5-phosphate bằng cách đồng phân hóa ribulose 5-phosphate.

Chuỗi phản ứng này tạo ra hai phân tử NADPH và một phân tử ribose 5-phosphate cho mỗi phân tử glucose 6-phosphate đi vào con đường enzyme này.

Trong một số tế bào, yêu cầu NADPH lớn hơn so với ribose 5-phosphate. Do đó, enzyme transketolase và transaldolase lấy ribose 5-phosphate và chuyển đổi nó thành glyceraldehyd 3-phosphate và fructose 6-phosphate, nhường chỗ cho giai đoạn không oxy hóa. Hai hợp chất cuối cùng có thể đi vào con đường glycolytic.

Pha không oxy hóa

Giai đoạn bắt đầu với một phản ứng epime hóa được xúc tác bởi enzyme pentose-5-phosphate epimerase. Ribulose-5-phosphate được enzyme này lấy và chuyển thành xylulose-5-phosphate.

Sản phẩm được hấp thụ bởi enzyme transketolase hoạt động cùng với coenzyme thiamine pyrophosphate (TTP), xúc tác cho sự truyền của xylulose-5-phosphate đến ribose-5-phosphate. Với việc chuyển ketose thành aldose, glyceraldehyd-3-phosphate và sedoheptulose-7-phosphate được sản xuất.

Tiếp theo, enzyme transaldolase chuyển C3 từ phân tử sedoheptulose-7-phosphate thành glyceraldehyd-3-phosphate, tạo ra một loại đường bốn carbon (erythrose-4-phosphate) và đường sáu carbon (fructose-6). -phosphate). Những sản phẩm này có khả năng nuôi dưỡng con đường glycolytic.

Enzym transketosala hoạt động trở lại để chuyển một lượng C2 của xylulose-5-phosphate sang erythrose-4-phosphate, dẫn đến fructose-6-phosphate và glyceraldehyd-3-phosphate. Như bước trước, các sản phẩm này có thể tham gia vào quá trình đường phân.

Giai đoạn thứ hai này kết nối các con đường tạo ra NADPH với những người chịu trách nhiệm tổng hợp ATP và NADH. Ngoài ra, các sản phẩm fructose-6-phosphate và glyceraldehyd-3-phosphate có thể xâm nhập vào gluconeogenesis.

Bệnh liên quan

Các bệnh lý khác nhau có liên quan đến con đường của pentose phosphate, giữa các bệnh thần kinh cơ và các loại ung thư khác nhau.

Hầu hết các nghiên cứu lâm sàng tập trung vào việc định lượng hoạt động của glucose-6-phosphate dehydrogenase, bởi vì đây là enzyme chính chịu trách nhiệm điều chỉnh con đường.

Trong các tế bào máu thuộc về các cá nhân dễ bị thiếu máu, chúng có hoạt tính enzyme thấp của glucose-6-phosphate dehydrogenase. Ngược lại, các dòng tế bào liên quan đến ung thư biểu mô ở thanh quản biểu hiện hoạt động của enzyme cao.

NADPH có liên quan đến việc sản xuất glutathione, một phân tử peptide quan trọng trong việc bảo vệ chống lại các loại oxy phản ứng, liên quan đến stress oxy hóa.

Các loại ung thư khác nhau dẫn đến việc kích hoạt con đường pentose và có liên quan đến sự di căn, sự hình thành mạch và đáp ứng với phương pháp điều trị hóa trị và xạ trị.

Mặt khác, bệnh u hạt mạn tính phát triển khi thiếu hụt sản xuất NADPH.

Tài liệu tham khảo

  1. Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stasher, L (2002). Hóa sinh. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Con đường Pentose phosphate trong các bệnh cơ thần kinh - đánh giá hoạt động của glucose cơ bắp 6-phosphate dehydrogenase và hàm lượng RNA. Rinsho shinkeigak. Thần kinh lâm sàng, 30(10), 1078-1083.
  3. Cửu Long, M.A., Columbiaano, A., & Perra, A. (2017). Vai trò nổi bật của con đường pentose phosphate trong ung thư biểu mô tế bào gan. Biên giới về ung thư, 7, 87.
  4. Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Con đường pentose phosphate và ung thư. Xu hướng khoa học sinh hóa, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Sự trở lại của quá trình trao đổi chất: sinh hóa và sinh lý của con đường pentose phosphate. Nhận xét sinh học, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., & Voet, J. G. (2013). Hóa sinh. Nhà xuất bản nghệ thuật.