Пентозофосфатный путь. 
Биохимия человека

О. Варбург в ходе выяснения механизма гликолиза обнаружил в красных кровяных клетках — эритроцитах — новый фермент. Этот фермент, названный промежуточным ферментом (Zwischenferment), катализирует окисление глюкозы, но не входит в путь гликолиза.

Дальнейшие исследования позволили выявить новый путь расщепления глюкозы, названный пентозофосфатным путем (циклом) или гексозомонофосфатным шунтом.

Сущность пути была установлена, когда определили природу промежуточного фермента Варбурга. Оказалось, что этим ферментом является глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа. Коферментом для нее служит NADP.

Пентозофосфатный цикл не приводит к синтезу АТР, он выполняет две главные функции: 1) образование NADPH для восстановительных синтезов, таких, как синтез жирных кислот и стероидов; 2) обеспечение рибозой синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот.

Пентозофосфатный путь является альтернативным путем окисления глюкозы. Этот обходной путь (шунт) включает 8 стадий:

• 1) дегидрирование глюкозо-6-фосфата;
• 2) окислительное декарбоксилирование 6-фосфоглюконата;
• 3) изомеризация рибулозо-5-фосфата в ксилулозо-5-фосфат;
• 4) изомеризация рибулозо-5-фосфата в рибозо-5-фосфат;
• 5) первая реакция переноса кетогруппы (транскетолазная реакция);
• 6) превращение продукта 5-й стадии во фруктозо-6-фосфат (трансальдолазная реакция);
• 7) вторая транскетолазная реакция;
• 8) изомеризация фруктозо-6-фосфата в глюкозо-6-фосфат.

На 8-й, заключительной стадии пентозофосфатного пути фосфогексоизомераза преобразует две молекулы фруктозо-6-фосфата в глюкозо-6-фосфат. На этой стадии пентозофосфатный путь пересекается с путем гликолиза (шунт замыкается).

В результате из трех молекул глюкозо-6-фосфата образуются три молекулы СОг и три молекулы пентоз — рибозы и ксилозы. Они используются для регенерации двух молекул глюкозо-6-фосфата и одной молекулы глицеральдегид-3- фосфата. Особенно важное значение имеет образование рибозы, которая необходима для синтеза нуклеиновых кислот.

Поскольку из двух молекул глицеральдегид-3-фосфата можно регенерировать молекулу глюкозо-6-фосфата, глюкоза может быть полностью окислена при превращении по пентозофосфатному пути:

Пентозофосфатный путь существенно отличается от гликолиза: на первой стадии осуществляется дегидрирование (окисление) глюкозо-6-фосфата. В качестве окислителя выступает не NAD, как в гликолизе, a NADP. Одним из продуктов пентозофосфатного пути является углекислый газ СО2, который в реакциях гликолиза не образуется. Наконец, пентозофосфатный путь не генерирует АТР.

Пентозофосфатный путь протекает в печени, жировой ткани, коре надпочечников, щитовидной железе, эритроцитах, семенниках и в молочных железах в период лактации. Этот путь метаболизма углеводов не действует в нелактирующих молочных железах и малоактивен в скелетных мышцах.

Все ткани, в которых активность данного пути высока, используют в реакциях восстановительного синтеза NADPH, например в реакциях синтеза жирных кислот, стероидных гормонов, аминокислот (с участием глутаматдегидрогеназы) или восстановленного глутатиона в эритроцитах.

При интенсивном синтезе жиров (липогенезе) и при функционировании систем с участием NADPH возрастает скорость деградации глюкозы по пентозофосфатному пути. Это связано с увеличением отношения концентраций NADP/NADPH. После приема пищи может индуцироваться синтез глюкозо-6- фосфатдегидрогеназы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы.

Рибоза из пентозофосфатного пути поступает в систему синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Источником рибозы является интермедиат рибозо-5-фосфат.

Мышечная ткань содержит малые количества глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы. Тем не менее скелетная мышца способна синтезировать рибозу. Синтез, по-видимому, осуществляется при обращении неокислительной фазы пентозофосфатного пути, утилизирующей фруктозо-6-фосфат.

Таким образом, синтез рибозы может осуществляться в ткани, если в ней протекает часть реакций пентозофосфатного пути.