Для студента-медика фраза «энергетический обмен» прочно ассоциируется с гликолизом и циклом Кребса. Но что если я скажу, что существует параллельный метаболический путь, не менее важный? Путь, который не производит АТФ, но без него жизнь была бы невозможна. Это пентозофосфатный путь (ПФП), или гексозомонофосфатный шунт.
Что такое ПФП и где происходит?
Пентозофосфатный путь — это окислительный метаболический каскад реакций, протекающий в цитоплазме клетки. Его главная цель — не получение энергии, а производство двух исходных продуктов, важных для анаболических путей:
- НАДФН (восстановленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат).
- Рибозо-5-фосфат (предшественник нуклеотидов).
Ключевые локализации: печень, жировая ткань, кора надпочечников, эритроциты и активно делящиеся клетки. Именно в этих тканях наиболее востребованы его функции.
Две фазы одного пути
ПФП условно делится на две фазы: окислительную (необратимую) и неокислительную (обратимую).
1. Окислительная фаза:
Здесь происходит подготовительный этап. Исходная молекула глюкозо-6-фосфата (да-да, та самая, что стоит в начале гликолиза) окисляется.
- Реакция 1: Глюкозо-6-фосфат под действием фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы окисляется до 6-фосфоглюконо-δ-лактона. При этом НАДФ⁺ восстанавливается до НАДФН.
- Реакция 2: Лактон гидролизуется до 6-фосфоглюконата.
- Реакция 3: 6-фосфоглюконат снова окисляется (с помощью НАДФ⁺) и декарбоксилируется, превращаясь в рибулозо-5-фосфат. Второй раз восстанавливается НАДФН.
Итог фазы. На каждую молекулу глюкозо-6-фосфата мы получаем 2 молекулы НАДФН и одну пентозу (рибулозо-5-фосфат).
Запомните! Фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа — это ключевой регуляторный фермент всего пути. Его активность определяет, сколько НАДФН будет произведено.
2. Неокислительная фаза:
Этот этап напоминает конструктор: молекулы пентоз (С5) могут превращаться друг в друга, а также в метаболиты гликолиза (С3 и С6), и обратно.
- Под действием ферментов (транскетолазы и трансальдолазы) рибулозо-5-фосфат изомеризуется в рибозо-5-фосфат (для синтеза нуклеотидов) или в ксилулозо-5-фосфат.
- Далее, в зависимости от потребностей клетки, происходят удивительные превращения: если нужно больше пентоз, чем НАДФН, промежуточные продукты гликолиза (фруктозо-6-фосфат, глицеральдегид-3-фосфат) конвертируются в рибозо-5-фосфат. Если нужно больше НАДФН, а пентоз не нужно, то рибозо-5-фосфат превращается обратно в фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат, которые уходят в гликолиз.
Гибкость этой фазы — её главное преимущество! Клетка точно подстраивает работу ПФП под свои текущие нужды.
Клиническое значение
Как известно, теория мертва без понимания её практической ценности. Вот почему ПФП жизненно важен:
|
Продукт ПФП |
Биологическая роль |
Что будет при дефекте? |
|
НАДФН |
1. Восстановительный синтез: Восстановление глутатиона — главного клеточного антиоксиданта, который обезвреживает пероксиды и свободные радикалы. |
Гемолитическая анемия. Особенно при приёме некоторых лекарств (примахина) или употреблении конских бобов (фавизм). Эритроциты без НАДФН не могут восстановить глутатион и погибают от окислительного стресса. |
|
Рибозо-5-фосфат |
Синтез нуклеотидов: |
Нарушения деления клеток (в костном мозге, слизистых), замедление регенерации, анемии. |
Регуляция пути
Работой ПФП управляет простое правило: концентрация НАДФ⁺/НАДФН.
Высокий уровень НАДФН (сигнал "восстановительной силы достаточно") ингибирует ключевой фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Низкий уровень НАДФ⁺ (сигнал "требуются восстановительные эквиваленты"), напротив, активирует путь.
Заключение
Пентозофосфатный путь — это не про энергию. Это про руководство окислительным стрессом (через НАДФН и глутатион) и про строительство генетического аппарата (через рибозо-5-фосфат). Понимание его работы — ключ к разгадке многих клинических состояний: от лекарственного гемолиза до последствий голодания. Используйте это на экзамене и в будущей клинической практике.
А если хотите знать, как образуется энергия в организме человека, переходите к нашему курсу по биохимии
Читайте также о липогенезе
