pentoz fosfat yolu

Prof.Dr.Sabahattin MUHTAROĞLU

Tıp Fakültesi Biyokimya ve Klinik Biyokimya ABD

glucose

G6P

2 pyruvic acid2 ATP2 NADH

ATP

ADP

Glycolysis

HMPS

NADP2 NADPH

R 5-P

Fosfoglukonat yolu olarak bilinen HMY da, Glukoz metabolizması sonucunda , enerji eldesi için

değil, daha başka amaçlarla kullanılır. Asıl Amacı enerji üretmekten daha çok,

redüktif sentezler için indirgen güç (NADPH) ve nükleik asit sentezi için riboz üretmek olan bir glukoz (Glukoz 6P) yıkım yoludur.

İki irreverzibl oksidatif reaksiyondan oluşur ve bunu bir seri reversibl şeker fosfat dönüşümleri izler

Hekzos Monofosfat Yolu(HMY)

özellikleri

Katabolik olmaktan ziyade anaboliktir. Sitozolde işleyen bir yoldur Yağ Asidi, Kolesterol ve steroid sentezleri ve diğer redüktif

sentezler için NADPH üretir Nükleik asit sentezi için, glukozdan Riboz üretilir. Değişik sayıda (C3, C4, C7) karbon taşıyan

karbonhidratlar üretilir. Bazı doku ve organlar (KC, Meme bezi, Adipoz Doku,

Eritrositler, Adrenal korteks, Testis) için spesifiktir Özellikle eritrositleri hemolizden korumada glutation

peroksidaz ile birlikteliği vardır. G6PDH enzim eksikliği, metabolik bir hastalığa neden olur

NADPHPentoz fosfat yolunun oksidatif nitelikli ilk

aşamasında glukoz, ribuloz-5-fosfat ve CO2 ye parçalanırken NADPH+H+ sentezlenir.

Hücre sitozunda gerçekleşen bu yol da glukoz 6-fosfatın, 1.karbonu CO2 olarak salınır ve yolun oksidatif bölümüne giren her glukoz 6-fosfattan 2 NADPH oluşur.

Bu yolda oluşan NADPH biyokimyasal redüktan olarak hücre gereksiniminin büyük bir bölümünü karşılar.

HMY

Yağ asiti sentezinde aktif olan karaciğer ve meme dokusunda ve

steoidlerin NADPH-bağımlı sentezinde aktif olan adrenal kortekste özellikle önemlidir.

Ayrıca bu yol nükleotid sentezi için gerekli olan riboz fosfatları üretir ve diet ile alınan beş karbonlu ribozların metabolik kullanımlarını sağlar.

glucose

G6P

2 pyruvic acid2 ATP2 NADH

ATP

ADP

Glycolysis

HMPS

NADP2 NADPH

R 5-P

glucose

G-6-Pglycogen pyruvateglycolysis

NADP

NADPH

G-6-PD

6-Phospho-Gluconate

NADP

NADPH

6-PGD

Ribose-5-phosphate

G6P 6-P Gluconate

NADP+ NADPHH+

H2O

NADP+ NADPHH+

Ribulose 5-P

R 5 P ve NADPH

Beş karbonlu ribuloz-5-fosfat yeniden glukoz-6-fosfat sentezi için kullanıldığı gibi nükleik asitlerin sentezi için gerekli riboz kaynağını oluşturur.

NADPH+H+ ise oksidatif saldırıya karşı antioksidan sistem olarak kullanıldığı gibi yağ asidi, kolesterol ve steroid hormon sentezlerinde de kullanılır.

Pentoz fosfat yolunun genel reaksiyon denklemi aşağıda gösterilmiştir:

3 Glucose-6-P + 6NADP+ 2,5 glucose-6-P + 3CO2 + 6 NADPH +Pi

G6P

NADPH Ribose 5-P

Biosynthesis (fatty acids, steroid

hormones)

Nucleic acid synthesis (DNA, RNA)

Oksidatif/ reorganizasyon

Pentoz fosfat yolunun oksidatif aşamasında 3 glukoz-6-fosfattan 3 CO2, 6 NADPH+H+ ve 3 riboz meydana gelir.İkinci aşama reorganizasyon dönemidir. Burada 3 riboz kendi aralarında düzenlemeler

yaparak sonunda 2 glukoz-6-fosfat ve 1 gliseraldehid-3-fosfat oluştururlar.

Pentoz fosfat yolunun reaksiyonları

1- Metabolik yolun ilk ve en önemli reaksiyonu glukoz-6-fosfat dehidrogenaz

tarafından katalizlenir. Bu reaksiyonda glukoz-6-fosfat, 6-fosfo-

glukonata çevrilirken ilk NADPH+ H+ da oluşur. Reaksiyon 6-fosfoglukonolakton üzerinden

gerçekleşir.

G6PD eksikliği

Bakla birçok insanı favizm denilen ve ölümcül olabilen hastalığa uğratmıştır.

Favizmde, eritrositler bakla yedikten 24-48 saat sonra parçalanarak kana serbest hemoglobin salar.

Sarılık ve bazen böbrek yetmezliğine neden olabilir.Bu belirtilerin genetik bir temeli vardır.

G6PD eksikliği yaklaşık 400 milyon insanı etkilemektedir.

HMP

2 ADP

2 ATP

2 Lactate

G6P

Glucose

Glucose

G6P NADP

NADPH6-Phospho-gluconate

Glucose 6-phosphatedehydrogenase

GS-SG

2 GSH

2 H O

H O

Glutathionereductase

2 2

2

Glycolyticpathway

Glutathioneperoxidase

G6PD deficiency preventsthe production of NADPHin the erythrocyte. Lack ofNADPH results in hemolysis.

+ H +

Certain DrugsInfectionsFava Beans

Oxidant Stress

Erythrocyte

2- 6-fosfoglukonat, 6-fosfoglukonat dehidrogenaz tarafından oksidatif

dekarboksilasyonla ribüloz-5-fosfata çevrilirken ikinci NADPH + H+ da sentezlenir ve

CO2 açığa çıkar.

Pentoz fosfat yolunun oksidatif aşaması böylece tamamlandıktan sonra bu kez, oluşan ribüloz-5-fosfat molekülleri arasında reorganizasyon başlar.

3- Üç molekül ribüloz-5-fosfat, ribüloz-5-fosfat epimeraz ve ribüloz-5-fosfat keto

izomeraz ile epimeri olan ksilüloz-5-fosfat ve ketoizomeri olan riboz-5-

fosfata çevrilir.

4- Ksilüloz-5-fosfattaki ketol grubu transketolaz ile riboz-5-fosfata aktarılır ve böylece 7 karbonlu sedoheptüloz -7-fosfat oluşur.

Ksilüloz-5-fosfattan geriye kalan ise gliseraldehid-3-fosfattır.

5- Sedoheptüloz-7-fosfattaki aktif dihidroksiaseton grubu transaldolaz enzimi ile gliseraldehid-3-fosfata aktarılır.

Bu kez ürün olarak früktoz-6-fosfat ve eritroz-4-fosfat ortaya çıkar.

İkinci Transketolaz

6- Transketolaz reaksiyonu ikinci kez cereyan eder.

Reorganizasyon için yukarılarda sıra bekleyen ikinci ksilüloz-5-fosfatın keto

grubu eritroz-4-fosfata aktarılır. Sonuçta früktoz-6-fosfat ve gliseraldehid-3-fosfat

oluşur.

Bu şekilde pentoz fosfat yolunun ikinci aşaması olan reorganizasyon reaksiyonları da tamamlanmış olur.

Bu kademenin ürünleri olan 2 molekül früktoz-6-fosfat ve

1 molekül gliseraldehid-3-fosfat glikolize girerek pentoz fosfat yolunun oluşturduğu by pass olayını tamamlar.

Pentoz fosfat yolunun tüm reaksiyonları şekil de topluca görülmetedir

Pentoz fosfat yolunun kontrolü

G6PDH ve 6 fosfo glukonat Dehidrogenaz anahtar enzimlerdir.

Fizyolojik şartlarda hız sınırlayıcı ve kontrol edici enzim G6PDH dır.Enzim,

NADPH artışı, lipid sentezinin yavaşlaması, açlık ve diyabette inhibe

lipogenezin hızlanışı,NADP artışı ve insulinle aktive edilmektedir.