Wo ist der Pentosephosphatweg lokalisiert und was bringt er?
Aus welchen zwei Phasen besteht er?
Der Pentosephosphatweg findet im Cytosol statt und bildet Ribose-5-phosphat für die Nukeotidbiosynthese und/oder NADPH für die reduktive Biosynthese. Ausgangsstoff ist hierbei Glucose-6-phosphat.
Er besteht aus einer oxidativen Phase, in der NADPH und Ribose-5-Phosphat gebildet werden und einer nicht-oxidativen Phase, in der Hexosen aus Pentosen zurückgewonnen werden.
Was passiert in der 1. Phase?
- Glucose-6-phosphatdehydrogenase katalysiert die Dehydrierung von Glucose-6-phosphat zu 6-Phosphogluconolacton. Es entsteht NADPH/H+.
- 6-Phosphogluconolacton wird durch Gluconoactonhydrolase zu 6-Phosphogluconat hydrolysiert.
- Bei der Oxidation von 6-Phosphogluconat durch 6-Phosphogluconatdehydrogenase entsteht intermediär da Zwischenprodukt 3-Keto-6-Phosphogluconat. Bei der Reaktion wird wieder Wasserstoff auf NADP übertragen.
- 3-Keto-6-Phosphogluconat decarboxyliert sehr schnell spontan.
-Es entstehen CO2 und Ribulose-5-Phosphat.
Wie wird aus dem beim Pentosephosphatweg entstehenden NADPH/H+ das NADP wiedergewonnen?
Durch den Verbrauch von NADPH/H+ in reduzierenden iosynthesen wird NADP wiedergewonnen.
Wie verläuft der nicht-oxidative Teil des Pentosephosphatweges?
- Ribulose-5-Phosphatepimerase ändert die Konfiguration von Ribulose-5-Phosphat und es entsteht Xylulose-5-Phosphat.
- Gleichzeitig kann eine Ribulose-5-Phosphatisomerase die Ribulose zu Ribose-5-Phsophat isomerisieren (Baustein für Nukleotide/Nucleoside).
- Die Transketolase überträgt die ersten zwei C-Atome des Xylulose-5-Phosphates auf den Carbonykohlenstoff des Ribose-5-Phosphates.
- Daraus entstehen Sedoheptulose-7-Phosphat und Glycerinaldehyd-3-Phosphat.
- Transaldolase überträgt den Dihydroxyaceton-Rest von dem Sedoheptulose-7-Phosphat auf Glycerinaldehyd-3-Phosphat.
- Es entstehen Fructose-6-Phosphat und Erythrose-4-Phosphat (4 C-Atome).
- Von einem weiteren Xylulose-5-Phosphat wird durch die Transketolase ein aktives Glycolaldehyd (C-Atome 1 und 2) auf Erythrose-4-Phosphat übertragen.
- Es entstehen noch einmal Fructose-6-Phosphat und Glycerinaldehyd-3-Phosphat.
Wie sind der Pentosephosphatweg und die Glykolyse miteinander verknüpft?
Der Pentosephosphatweg ist wichtig für die Gewebe, in denen NADPH-abhängige reduktive Biosynthesen in größerem Umfang ablaufen.
Der Bedarf an NADPH und/oder Ribose-5-phosphat bestimmt den Fluss des Glucose-6-phosphats.
Wofür benötigt der Organismus NADPH?
- In Geweben mit starker Fettsäuren- (Leber, Fettgewebe, laktierende Mamma) und Steroidsynthese (Nebennierenrinde, Ovarien, Testes) ist der Pentosephosphatweg besonders aktiv, weil dort viel reduktive Biosynthese stattfindet.
- Erythrozyten benötigen NADPH zur Reduktion von Glutathionsulfid zum Tripeptid GSH.
GSH schützt Cysteinreste im Hämoglobin vor oxidativen Schäden.
Wie wird der Pentosephosphatweg reguliert?
Die Glucose-6-Phosphatdehydrogenase wird durch eines ihrer Produkte, nämlich NADPH, inhibiert. Bei Substratverfügbarkeit (NADP) wird sie aktiviert.
Was passiert bei Glucose-6-phosphatdehydrogenase-Mangel?
Warum wirkt sich ein G6PDH-Mangel nur in Erythrozyten aus?
- Dies ist der häufigste Enzymdefekt beim Menschen.
- Betroffen sind etwa 400 Millionen Menschen.
- Partieller Schutz vor Malaria tropica, da sich der Parasit auf Erythrozyten vermehrt.
- vom G6PDH-Gen auf dem X-Chromosom sind über 300 genetische Varianten bekannt (meist instabile Proteinformen)
Der G6PDH-Mangel wirkt sich nur auf Erythrozyten aus, da alle anderen Zellen Proteine nachsynthetisieren können. Andere Zellen haben außerdem noch das Malatenzym und die cytosolische Isocitratdehydrogenase, die NADPH bilden können.
Warum gibt es ein NAD/NADH und ein NADP/NADPH-System?
NADH ist das Substrat bei der oxidativen Phosphorylierung und dient der ATP-Gewinnung.
NADP ist Coenzym bei reduktiven Biosynthesen und der Reduktion von GSSG
Da es zwei Systme gibt, kann man anabole und katabole Stoffwechselwege voneinander trennen.
Was ist Thiamin (Vitamin B1)?
Welche Krankheiten entstehen durch Thiamin-Mangel?
Thiaminpyrophosphat (TPP) ist das Coenzym der Transketolase und bei oxidativen Decarboxylierungen.
Bei Thiamin-Mangel:
Beri-Beri: Endemisch in Ländern mit poliertem Reis als Hauptnahrungsmittel –> Appetitmangel, Übelkeit, periphere Nervenstörungen, geistige Störungen und Muskelatrophie
Wernicke-Korsakoff-Syndrom:durch Mangelernährung infolge chronischen Akoholmissbrauchs und durch Defekte beim Gen für den apikalen Thiamintransporter in Enterozyten.
