MGA LANDAS NG PENTOSE: MGA PHASE AT MGA KAUGNAY NA SAKIT - BIOLOGY - 2025

Ang landas ng pentose phosphate, na kilala rin bilang hexose monophosphate diversion, ay isang pangunahing metabolic pathway na ang dulo ng produkto ay mga ribosa, kinakailangan para sa mga landas ng nucleotide at nucleic acid synthesis, tulad ng DNA, RNA, ATP, NADH, FAD at coenzyme A.

Gumagawa din ito ng NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), na ginagamit sa iba't ibang mga reaksyon ng enzymatic. Ang landas na ito ay napaka-dynamic at may kakayahang iakma ang mga produkto nito depende sa pansamantalang mga pangangailangan ng mga cell.

Ang ATP (adenosine triphosphate) ay itinuturing na "enerhiya pera" ng cell, dahil ang hydrolysis nito ay maaaring isama sa isang malawak na hanay ng mga reaksyon ng biochemical.

Sa parehong paraan, ang NADPH ay isang mahalagang pangalawang pera ng enerhiya para sa reductive synthesis ng mga fatty acid, synthesis ng kolesterol, synthesis ng neurotransmitter, fotosintesis at reaksyon ng detoxification, bukod sa iba pa.

Bagaman ang NADPH at NADH ay magkatulad sa istraktura, hindi nila magagamit ang magkakapalit sa mga reaksyon ng biochemical. Ang NADPH ay nakikilahok sa paggamit ng libreng enerhiya sa oksihenasyon ng ilang mga metabolite para sa reductive biosynthesis.

Sa kaibahan, ang NADH ay kasangkot sa paggamit ng libreng enerhiya mula sa oksihenasyon ng mga metabolites upang synthesize ang ATP.

Kasaysayan at lokasyon

Ang mga indikasyon ng pagkakaroon ng landas na ito ay nagsimula noong 1930 salamat sa mananaliksik na si Otto Warburg, na na-kredito sa pagtuklas ng NADP ⁺ .

Ang ilang mga obserbasyon ay nagpapahintulot sa pagtuklas ng landas, lalo na ang pagpapatuloy ng paghinga sa pagkakaroon ng mga glycolysis inhibitors, tulad ng fluoride ion.

Pagkatapos, noong 1950, inilarawan ng mga siyentipiko na sina Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann at Efraim Racker ang landas ng pentose phosphate.

Ang mga tisyu na kasangkot sa synthesis ng kolesterol at mga fatty acid, tulad ng mga glandula ng mammary, adipose tissue, at bato, ay may mataas na konsentrasyon ng pentose phosphate enzymes.

Ang atay ay isang mahalagang tisyu din para sa daang ito: humigit-kumulang na 30% ng oxygen oxidation sa tisyu na ito ay nangyayari salamat sa mga enzymes ng landas ng pentose phosphate.

Mga Tampok

Ang landas ng pentose phosphate ay responsable para sa pagpapanatili ng carbon homeostasis sa cell. Gayundin, ang landas ay synthesize ang precursors ng mga nucleotide at mga molekula na kasangkot sa synthesis ng amino acid (ang mga bloke ng gusali ng mga peptides at protina).

Ito ang pangunahing mapagkukunan ng pagbabawas ng kapangyarihan para sa mga reaksyon ng enzymatic. Bilang karagdagan, nagbibigay ito ng mga kinakailangang molekula para sa mga anabolic reaksyon at para sa mga proseso ng pagtatanggol laban sa oxidative stress. Ang huling yugto ng daanan ay kritikal sa mga proseso ng redox sa ilalim ng mga sitwasyon ng stress.

Mga phase

Ang landas ng pentose phosphate ay binubuo ng dalawang phase sa cell cytosol: isang oxidative one, na bumubuo ng NADPH kasama ang oksihenasyon ng glucose-6-phosphate sa ribose-5-phosphate; at isang di-oxidative na isa, na nagsasangkot sa pagkakaugnay ng tatlo, apat, lima, anim at pitong carbon sugars.

Ang ruta na ito ay nagtatanghal ng mga reaksyon na ibinahagi sa ikot ng Calvin at sa Entner - Doudoroff pathway, na isang kahalili sa glycolysis.

Phase ng Oxidative

Ang phase ng oxidative ay nagsisimula sa pag-aalis ng tubig ng molekula ng glucose-6-pospeyt sa carbon 1. Ang reaksyon na ito ay catalyzed ng enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase, na may mataas na pagtutukoy para sa NADP ⁺ .

Ang produkto ng reaksyon na ito ay 6-phosphonoglucon-δ-lactone. Ang produktong ito ay pagkatapos ay na-hydrolyzed ng lactonase ng enzyme upang magbigay ng 6-phosphogluconate. Ang huli na tambalan ay kinuha ng enzyme 6-phosphogluconate dehydrogenase at nagiging ribulose 5-phosphate.

Ang enzyme phosphopentose isomerase catalyzes ang panghuling hakbang ng oxidative phase, na kung saan ay nagsasangkot ng synthesis ng ribose 5-phosphate sa pamamagitan ng isomerization ng ribulose 5-phosphate.

Ang serye ng mga reaksyon na ito ay gumagawa ng dalawang molekula ng NADPH at isang molekula ng ribose 5-phosphate para sa bawat molekula ng glucose 6-phosphate na pumapasok sa ganitong enzymatic pathway.

Sa ilang mga cell, ang mga kinakailangan para sa NADPH ay mas malaki kaysa sa mga para sa ribose 5-phosphate. Samakatuwid, ang mga enzymes transketolase at transaldolase ay kumuha ng ribose 5-pospeyt at i-convert ito sa glyceraldehyde 3-phosphate at fructose 6-phosphate, na nagbibigay daan sa non-oxidative phase. Ang huling dalawang tambalang ito ay maaaring makapasok sa glycolytic pathway.

Non-oxidative phase

Ang yugto ay nagsisimula sa isang epimerization reaksyon na naparalisa ng enzyme pentose-5-phosphate epimerase. Ang ribulose-5-phosphate ay kinukuha ng enzyme na ito at na-convert sa xylulose-5-phosphate.

Ang produkto ay kinukuha ng enzyme transketolase na kumikilos kasama ang coenzyme thiamine pyrophosphate (TTP), na kung saan ay catalyzes ang pagpasa ng xylulose-5-phosphate sa ribose-5-phosphate. Sa paglipat ng ketose sa aldose, ang glyceraldehyde-3-phosphate at sedoheptulose-7-phosphate.

Ang enzyme transaldolase pagkatapos ay naglilipat ng C3 mula sa sedoheptulose-7-phosphate molekula sa glyceraldehyde-3-phosphate, na gumagawa ng isang apat na carbon carbon (erythrose-4-phosphate) at isang anim na carbon sugar (fructose-6 -phosphate). Ang mga produktong ito ay may kakayahang pakainin ang glycolytic pathway.

Ang transketosal enzyme ay kumikilos muli upang ilipat ang isang C2 mula sa xylulose-5-phosphate sa erythrose-4-phosphate, na nagreresulta sa fructose-6-phosphate at glyceraldehyde-3-phosphate. Tulad ng sa nakaraang hakbang, ang mga produktong ito ay maaaring magpasok ng glikolisis.

Ang pangalawang yugto na ito ay nag-uugnay sa mga landas na bumubuo ng NADPH sa mga responsable para sa synthesizing ATP at NADH. Bukod dito, ang mga produktong fructose-6-phosphate at glyceraldehyde-3-phosphate ay maaaring makapasok sa gluconeogenesis.

Mga kaugnay na sakit

Ang iba't ibang mga pathologies ay nauugnay sa pentose pospeyt na landas, sa pagitan ng mga sakit na neuromuscular at iba't ibang uri ng kanser.

Karamihan sa mga klinikal na pag-aaral ay nakatuon sa pagbibilang ng aktibidad ng glucose-6-phosphate dehydrogenase, sapagkat ito ang pangunahing enzyme na namamahala sa pag-regulate ng landas.

Sa mga selula ng dugo na kabilang sa mga indibidwal na madaling kapitan ng anemia, nagtatanghal sila ng isang mababang aktibidad ng enzymatic ng glucose-6-phosphate dehydrogenase. Sa kaibahan, ang mga linya ng cell na nauugnay sa mga carcinoma sa larynx ay nagpapakita ng mataas na aktibidad ng enzyme.

Ang NADPH ay kasangkot sa paggawa ng glutathione, isang pangunahing molekula ng peptide sa proteksyon laban sa reaktibo na species ng oxygen, na kasangkot sa oxidative stress.

Ang iba't ibang uri ng kanser ay humantong sa pag-activate ng landas ng pentose at nauugnay ito sa mga proseso ng metastasis, angiogenesis at mga tugon sa paggamot ng chemotherapy at radiotherapy.

Sa kabilang banda, ang talamak na sakit na granulomatous ay bubuo kapag may kakulangan sa paggawa ng NADPH.

Mga Sanggunian

1. Berg, JM, Tymoczko, JL, Stryer, L (2002). Biochemistry. WH Freeman
2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Ang landas ng pentose phosphate sa mga sakit na neuromuscular - pagsusuri ng muscular glucose 6 - aktibidad ng phosphate dehydrogenase at nilalaman ng RNA. Rinsho shinkeigak. Clinical neurology, 30 (10), 1078-1083.
3. Kowalik, MA, Columbano, A., & Perra, A. (2017). Ang umuusbong na papel ng landas ng pentose phosphate sa hepatocellular carcinoma. Mga Frontier sa oncology, 7, 87.
4. Patra, KC, & Hay, N. (2014). Ang landas ng pentose phosphate at cancer. Mga uso sa mga agham na biochemical, 39 (8), 347-354.
5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., … & Keller, MA (2015). Ang pagbabalik ng metabolismo: biochemistry at pisyolohiya ng landas ng pentose phosphate. Mga Review sa biyolohikal, 90 (3), 927–963.
6. Voet, D., & Voet, JG (2013). Biochemistry. Artmed Editor.