34. Окислительный пентозофосфатный цикл.

Глюкозо-6-фосфат, образованный в начале гликолиза в результате фосфорилирования глюкозы, может подвергаться дальнейшим преобразованиям в окислительном пентозофосфатном цикле (нельзя смешивать с восстановительным пентозофосфатным циклом при фотосинтезе). Пентозофосфатный цикл, или гексозомонофосфатный шунт, часто называют апотоминеским окислением в отличие от гликолитического цикла, называемого дихотомическим (распад гексозы на две триозы). Цикл условно можно разделить на две фазы: непосредственно окислительную и регенерации: Первая включает превращение глюкозо-6-фосфата и двух молекул НАДФ в рибулозо-5-фосфат, две молекулы НАДФ Н и СО2. Вначале глюкозо-6-фосфат окисляется дегидрогеназой, в результате чего образуются НАДФН и 6-фос-фоглюконовая кислота:

С6Н11О6(Н2Р04) + НАДФ + Н20 = С6Н11О6(Н2Р04) + НАДФ. Н ,

которая затем подвергается декарбоксилированию с образованием пятиуглеродных фосфорилированных сахаров (рибозо-5-фос-фат) и С02:

С6Н11О6(Н2Р04) + НАДФ = С5Н904(Н2Р04) + НАДФ Н + С02.

Рибозо-5-фосфат способен переходить в ходе реакции изомеризации в кетоформу рибулозо-5-фосфат. Эти сахара выполняют в клетке разные функции: они включаются в полимеры клеточной стенки (пентозаны), расщепляются при обмене веществ с образованием С02, Н20 и АТФ, включаются в нуклеотиды РНК и ДНК или участвуют в синтезе высокоэнергетических соединений, таких, как АТФ.

В фазе регенерации участвуют только фосфорные эфиры сахаров, причем те же, что и в фотосинтетическом цикле Кальвина. В ходе процесса образуются седогептулозо-7-фосфат, эритрозо-4-фосфат, фруктозо-6-фосфат и ФГА. Наличие общих промежуточных продуктов в цикле Кальвина и ОПЦ свидетельствует о том, что эти соединения могут переходить в случае необходимости из одного цикла в другой. Совокупность реакций ОПЦ заключается в том, что из шести молекул глюкозо-6-фосфата одна молекула окисляется до С02, а остальные пять регенерируют вновь и выходят из цикла. При этом восстанавливаются 12 молекул НАДФ. Суммарное уравнение ОПЦ выглядит так:

6 глюкозо-6-фосфат + 12НАДФ+ + 7Н20 -»

5 глюкозо-6-фосфат + 6С02 + 12НАДФ Н + 12Н+ + Н3РО4.

ОПЦ представляет собой анаэробное окисление, сопровождаемое в отличие от гликолиза выделением С02. Этот процесс, же как и гликолиз, локализован в цитоплазме, но частично происходит и в пластидах. В цикле восстанавливаются 12 молекул НАДФ, и в результате транспорта электронов от НАДФ-Н по дыхательной цепи митохондрий синтезируется 12 • 3 = 36 молекул АТФ. Чистый выход энергии за вычетом молекулы АТФ, потраченной на фосфорилирование глюкозы, составит 35 молекул АТФ. Однако наибольшее значение этот цикл имеет как источник водорода из НАДФ-Н, необходимого для восстановительного синтеза аминокислот, жирных кислот и других соединений. Эритрозо-4-фосфат — промежуточный продукт цикла — принимает непосредственное участие в образовании шикимовой кислоты, необходимой для синтеза фенолов, ауксинов и других ароматических физиологически активных соединений. В регуляции скорости пентозофосфатного цикла наряду с концентрацией Рн, контролирующего также гликолиз, важную роль играет содержание НАДФ+, которое тесно коррелирует со скоростью ОПЦ. Так, например, восстановительное аминирование кетокислот, как и другие биосинтезы, протекающие с использованием НАДФ-Н и соответственно увеличением НАДФ+, активирует ОПЦ. Важную роль в переключении с гликолиза на ОПЦ играет эритрозо-4-фосфат.