Różnica między utleniającym i nietoksycznym szlakiem pentozo fosforanowych

The kluczowa różnica szlak między utleniającym i nietoksycznym pentozowym fosforanem jest taki generuje szlak utleniającego fosforanu pentozy fosforan dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADPH). Tymczasem nietoksyczny szlak fosforanów pentozy wytwarza cukry pentozy.

Ścieżka fosforanu pentozy jest szlakiem metabolicznym, który zachodzi równolegle do glikolizy. Składa się z dwóch odrębnych ścieżek: utleniającej ścieżki fosforanu pentozy i nietoksycznej ścieżki fosforanu pentozy. NADPH powstaje w fazie utleniającej, podczas gdy cukry pentozowe powstają w fazie nieutleniającej. Oprócz cukrów pentozowych i NADPH szlak ten wytwarza 5-fosforan rybozy, który jest prekursorem syntezy nukleotydów.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest utleniająca pentozowa ścieżka fosforanowa
3. Co to jest nietoksyczny szlak Pentose Phosphate
4. Podobieństwa między utleniającym i nietoksycznym szlakiem pentosofosforanu
5. Porównanie obok siebie - utleniający vs. nietoksyczny szlak pentosofosforanowy w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie

Co to jest utleniająca pentozowa ścieżka fosforanowa?

Szlak oksydacyjnego fosforanu pentozy jest pierwszą z dwóch faz szlaku fosforanu pentozy. Określenie „utleniający” zostało nadane tej fazie, ponieważ utlenianie odbywa się na tym szlaku i co najmniej jeden elektron jest usuwany w każdej reakcji. Faza oksydacyjna rozpoczyna się od przekształcenia fosforanu glukozy 6 w 6-fosfoglukonolakton przez enzym zwany dehydrogenazy 6-fosforanowej glukozy.

Ryc. 01: Faza oksydacyjna szlaku fosforanu pentozy

Podczas tej konwersji powstaje jedna cząsteczka NADPH (równoważniki redukujące) poprzez uwolnienie elektronu. Następnie 6-fosfoglukonolakton przekształca się w 6-fosfoglukonian przez 6-fosfoglukonolaktonazę. Na koniec 6-fosfoglukonolaktonaza przekształca się w 5-fosforan rybulozy przez enzym zwany dehydrogenazy 6-fosfoglukonianowej, wytwarzając kolejną cząsteczkę NADPH. Dlatego pod koniec fazy oksydacyjnej fosforan glukozy 6 przekształca się w 5-fosforan rybulozy, wytwarzając dwie cząsteczki NADPH. NADPH stosuje się w biosyntezie redukcyjnej w komórkach, takiej jak synteza kwasów tłuszczowych.

Co to jest nietoksyczny szlak Pentose Phosphate?

Druga faza PPT stanowi nietoksyczny szlak pentozowy fosforanu. 5-fosforan rybulozy (który jest końcowym produktem fazy oksydacyjnej) jest związkiem wyjściowym nieutleniającego szlaku fosforanu pentozy. Faza nieutleniająca rozpoczyna się od przekształcenia fosforanu rybulozy 5 w 5-fosforan rybozy przez izomerazę rybozo-5-fosforanu i fosforanu rybulozy 5 w 5-fosforan ksylulozy przez 3-epimerazę rybulozo-5-fosforanu. Następnie oba te produkty są przekształcane w 3-fosforan gliceraldehydu i 7-fosforan sedoheptulozy przez transketolazę. Następnie enzym zwany transaldolazą przekształca je w 4-fosforan erytrozy i 6-fosforan fruktozy.

Ryc. 01: Faza oksydacyjna szlaku fosforanu pentozy

Na koniec 5-fosforan ksylulozy i 4-fosforan erytrozy przekształca się w transketolazę w 3-fosforan gliceraldehydu + 6-fosforan fruktozy. Produkty nietoksycznego szlaku pentozo-fosforanowego są wykorzystywane do syntezy nukleotydów i aromatycznych aminokwasów.

Jakie są podobieństwa między utleniającym a nietoksycznym szlakiem pentosofosforanu?

• Utleniający i nietoksyczny szlak fosforanu pentozy to dwie fazy PPT.
• Występują w cytoplazmie komórek.
• Po fazie utleniającej następuje faza nieutleniająca.
• ATP nie jest wytwarzany ani stosowany w obu fazach.
• Faza nieutleniająca wykorzystuje produkt fazy utleniającej.

Jaka jest różnica między utleniającym a nieutleniającym pentozowym szlakiem fosforanowym?

Faza oksydacyjna jest pierwszym etapem szlaku fosforanu pentozy, w którym fosforan glukozy 6 przekształca się w fosforan rybulozy 5 przez wytworzenie NADPH. Tymczasem faza nieutleniająca jest drugim etapem szlaku fosforanu pentozy, w którym fosforan rybulozy 5 przekształca się w fruktozo-6-fosforan i gliceraldehyd-3-fosforan. Jest to więc kluczowa różnica między utleniającym i nieutleniającym szlakiem fosforanu pentozy. Produkt fazy utleniającej, NADPH, pomaga budować inne cząsteczki, podczas gdy produkt fazy nieutleniającej, cukier rybozo-5-fosforanowy, jest wykorzystywany do wytwarzania DNA i RNA.

Ponadto ogólną reakcją fazy oksydacyjnej jest 6-fosforan glukozy + 2 NADP⁺ + H.₂₎O → 5-fosforan rybulozy + 2 NADPH + 2 godz⁺ + WSPÓŁ₂₎, podczas gdy ogólną reakcją fazy nieutleniającej jest 3 rybulozo-5-fosforan → 1 rybozo-5-fosforan + 2 ksylulozo-5-fosforan → 2 fruktozo-6-fosforan + gliceraldehyd-3-fosforan. Dlatego jest to również różnica między utleniającym i nietoksycznym szlakiem fosforanu pentozy.

Poniższa infografika podsumowuje różnicę między utleniającym i nietoksycznym szlakiem fosforanów pentozy.

Podsumowanie - utleniający vs nietoksyczny szlak pentozo fosforanowy

Utleniający i nieutleniający to dwie odrębne fazy szlaku pentozo-fosforanowego. Szlak oksydacyjny jest pierwszą fazą, po której następuje faza nietoksyczna. NADPH powstaje podczas szlaku utleniającego fosforanu pentozy i reakcje nie są odwracalne. W przeciwieństwie do tego, pentozy powstają podczas nieutleniającego szlaku fosforanu pentozy, a reakcje są odwracalne. Produkty szlaku fosforanu pentozy są użyteczne na różne sposoby. Pod tym względem cukier rybozo-5-fosforanowy służył do wytwarzania DNA i RNA, podczas gdy cząsteczki NADPH pomagają w budowie innych cząsteczek. Jest to więc podsumowanie różnicy między utleniającym i nietoksycznym szlakiem fosforanu pentozy.

Odniesienie:

1. Berg, Jeremy M. „20.3 Ścieżka fosforanu pentozowego generuje NADPH i syntezuje cukry pięciowęglowe”. Biochemia. Wydanie 5., National Library of Medicine, 1 stycznia 1970, dostępne tutaj.
2. „Ścieżka Pentose Phosphate”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 25 lutego 2020 r., Dostępna tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Ścieżka fosforanowa wołu pentozowego” Autor: Yikrazuul - Praca własna (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia
2. „Nichtox Pentosephosphatweg” autor: Yikrazuul - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia