Pentosephosphatweg
Der Pentosephosphatweg ist eine Möglichkeit des Glukose-Katabolismus. Aus Glucose wird oxidativ Ribose-5-Phosphat gebildet, das in Metaboliten der Glykolyse umgewandelt werden kann, oder als Grundbaustein für die Biosynthese von Nukleotiden dient. Über Transketolasen und Transaldolasen können metabolite der Glykolyse regeneriert werden.
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Oxidativer Teil
Gleich wie in der Glykolyse findet als erster Schritt die Hexokinase-Reaktion statt, bei der Gukose zu Glukose-6-Phosphat umgewandelt wird. Die Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase bildet unter CO2 Abspaltung Robulose-5-Phosphat die zu Ribose-5-Phosphat isomerisiert wird.
Kohlenstoffübertragung
Auf Ribose-5-Phosphat können noch weitere Kohlenstoffeinheiten übertragen werden. Transketolkasen übertragen zwei, Transaldolasen jedoch drei Kohlenstoffeinheiten. Die Endprodukte sind Fruktose-6-Phosphat, und Glyeraldehyd-3-Phosphat (nach Isomerisierung zu Dihydroxyaceton-Phosphat) in die Glukolyse einfließen.
Die Übertragung von Kohlenstoffatome durch Transaldolase und Transketolase verbraucht kein ATP und ist lediglich vom Cofaktor Thymidinpyrophophat (aus Vitamin B1) abhängig.
Regulation
Der Pentosephosphatweg wird nicht speziell über Schlüsselenzyme reguliert sondern allenfalls durch das Prinzip der Gleichgewichtsreaktion. Der P-P-Weg ist eine Alternative zur Embden-Meyerhof-Glykolyse. Werden NADPH und Pentose gebraucht, fließt Glukose in diesen Weg ein. Das ist vor allem in Geweben der Fall in denen Fettsäure- oder Steroid-Synthese stattfindet.
Lokalisation (Beispiele)
Die Enzyme sind im Zytoplasma von grundsätzlich allen Zellen vorhanden: Einige Beispiele:
- Fettgewebe (Fettsäureesynthese)
- Leber (Fettsäure- und Colesterinsynthese)
- Nebennierenrinde (Steroidsynthese)
- Schilddrüse
- milchproduziernde Brust (Mamma lactans) der Frau
enthalten.
Der Pentosephosphatweg ist überall dort sehr aktiv, wo Fettsäuren oder Steroide synthetisiert werden. In Muskelzellen und Herzmuskelzellen im besonderen sind herrscht die Glykolyse vor.
Erythrozyten als Beispiel
Erythrozyten transportieren Sauerstoff, die fast die reaktivste Substanz im Körper. Für Sauerstoff typisch ist die Radikalbildung. Ohne ein geeignetes Gegenmittel (im Körper meist ein Antioxidans) wären Erythrozyten oxidativem Stress ausgeliefert und würde frühzeitig sterben. Um dies zu verhindern benötigt der Erythrozyt viel Antioxidans, am Besten eignet sich hierfür NADPH.
Der Pentosephosphatweg ist die wichtigste Quelle für NADPH, denn pro Mol verstoffwechselter Glucose werden 2 NADPH hergestellt.
Der Erythrozyt hat keinen Zellkern und keine Mitochondrien. Das bedeutet, dass er weder oxidative Glykolyse betreiben kann, noch dass er Bedarf an Ribose-5-P hat, dem Endprodukt des oxidativen Zweigs des Pentosephosphatweges. Er würde also alleine mit dem oxidativen Zweig zwar genügend Antioxidans erzeugen können, jedoch zum einen die Glucose "zerstören", die er für die Glykolyse benötigt, und zum anderen würde irgendwann ein osmotisches Problem durch das Ribose-5-P entstehen. Hier kommt der nicht-oxidative Zweig ins Spiel. Hier werden einfach 2 Xylulose-5-P und ein Ribose-5-P zu 2 Fructose-6-P und 1 Glycerinaldehyd-3-P umgesetzt. Diese Produkte kann der Erythrozyt für die Glykolyse verwenden.
Siehe Auch
Pentosephosphatzyklus, Glukose-Stoffwechsel
Weiterführende Literatur
Skriptum der Universität Hannover
Anschauliche Darstellung der Reaktionen des Pentosephosphatweges
Kategorie:Biochemie