Vidi kôd stranice Put pentoza-fosfata

<!--'''Put pentoza-fosfata'''-->'''Put''' ili '''ciklus pentoza-fosfata''' (eng. Penthose phosphate pathway, PPP) je metbolički put kojim stanice proizvode [[šećer]]e s pet atoma [[ugljik]]a (pentoze) i reducirani [[nikotinamid adenin dinukleotid fosfat]] (NADPH). Ovaj je metabolički put paralelan [[Glikoliza|glikolizi]] i djelomično s njom povezan. Kod većine organizama put pentoza fosfata se odvija u [[Citosol|citoplazmi]], jedino se kod biljaka odvija u [[plastid]]ima <ref>{{cite journal |author=Kruger NJ, von Schaewen A |title=The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation |journal=Curr. Opin. Plant Biol. |volume=6 |issue=3 |pages=236–46 |year=2003. |month=lipanj |pmid=12753973 |doi= 10.1016/S1369-5266(03)00039-6|url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1369526603000396}}</ref>.

Tijek ovog metaboličkog puta može biti podijeljen u dvije faze: oksidativnu i neoksidativnu.

Najvažniji metabolički produkti puta pentoza fosfata su:
* reducirani koenzim [[NADPH]]. [[NADPH]] potom ulazi u različite procese biosinteze kao npr. [[Masne kiseline|masnih kiselina]] i [[kolesterol]]a,
* [[riboza-5-fosfat]], koji ulazi u procese sinteze [[nukleotid]]a,
* [[eritroza-4-fosfat]], koji ulazi u proces sinteze aromatskih [[aminokiselina]].

Pentoze koje se unose putem hrane, kao rezultat razgradnje [[Nukleinske kiseline|nukleinskih kiselina]] mogu biti metabolizirane u putu pentoza fosfata.

Kod životinja se put pentoza fosfata odvija isključivo u [[Citosol|citoplazmi]]. Organi u kojima je ovaj proces posebno aktivan su [[jetra]], [[dojka|mliječna žlijezda dojke]], korteks [[Nadbubrežna žlijezda|nadbubrežne žlijezde]], [[Jajnik|jajnici]] i [[Sjemenik|testisi]]. Proces je odsutan u [[mišić]]ima. Put pentoza fosfata je jedan od najvažnijih načina sinteze molekula s reducirajućim djelovanjem i odgovoran je za 60% proizvodnje [[NADPH]] kod metabolizma čovjeka.
NADPH u stanicama ima ulogu inaktiviranja štetnog djelovanja molekula koje izazivaju [[oksidativni stres]]. Enzim glutation reduktaza koristi NADPH kako bi reducirala oksidirani oblik [[glutation]]a (GSSG) u njegov reducirani oblik (GSH). Reducirani se [[glutation]] u daljnjim reakcijama koristi kao reducirajuća molekula koja pretvara potencijalno štetni [[vodikov peroksid]]
(H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>) u vodu. Ovaj je mehanizam posebno prisutan kod [[Eritrociti|crvenih krvnih zrnaca]] (eritrocita) i njihov je jedini izvor NADPH.


==Oksidativna faza==
U ova se faza metaboličkog puta odvija u tri reakcije pri kojima se jedna molekula [[Glukoza-6-fosfat|glukoze-6-fosfata]] pretvara u [[ribuloza-5-fosfat|ribulozu-5-fosfat]]. Tijekom reakcije dvije se molekule [[NADP]]<sup>+</sup> reduciraju u [[NADPH]] <ref name=Wamelink> Wamelink MM, Struys EA, Jakobs C. The biochemistry, metabolism and inherited defects of the pentose phosphate pathway: a review. J Inherit Metab Dis. prosinac 2008.; 31(6):703-17. Review </ref>.

[[Slika:Ox Pentose phosphate pathway.svg|center|mini|650px|glukoza-6-fosfat ('''1'''), 6-fosfoglukono-δ-lakton ('''2'''), 6-fosfoglukonat ('''3'''), ribuloza 5-fosfat ('''4''')]]



U tablici niže sažet je tijek enzimskih reakcija:

{| class="wikitable"
| '''Reaktanti''' || '''Produkti''' || '''Enzim''' || '''Opis reakcije''' 
 |- 
 | Glukoza-6-fosfat + NADP<sup>+</sup>  || → 6-fosfoglukono-&delta;-lakton + '''NADPH''' || glukoza-6-fosfat dehidrogenaza || '''Dehidrogenacija.''' Hemiacetalna hidroksilna grupa smještena na ugljiku 1 glucoze 6-fosfat pretvara se u karbonilnu skupinu, generirajući tako lakton. Pri tom se procesu stvara jedna molekula NADPH.  
 |- 
 | 6-fosfoglukono-&delta;-lakton + H<sub>2</sub>O  || → 6-fosfoglukonat + H<sup>+</sup> || 6-fosfoglukonolaktonaza || '''Hidroliza''' 
 |- 
 | 6-fosfoglukonat + NADP<sup>+</sup>  || → ribuloza 5-fosfat + '''NADPH''' + CO<sub>2</sub> || 6-fosfoglukonat dehidrogenaza ||  '''Oksidativna dekarboksilacija.''' Tijekom ove reakcije NADP<sup>+</sup> se reducira u još jednu molekulu NADPH, i kao produkt nastaje ugljikov dioksid (CO<sub>2</sub>) i ribuloza 5-fosfat. 
 |- 
 |}

Zbirna stehiometrijska jednadžba oksidativne faze je:

:'''Glukoza-6-fosfat + 2 NADP<sup>+</sup> + H<sub>2</sub>O &rarr; ribuloza-5-fosfat + 2 NADPH + 2 H<sup>+</sup> + CO<sub>2</sub>'''


==Neoksidativna faza==
U ovoj fazi puta pentoza fosfata, koja se sastoji od niza složenih reakcija, dolazi do konverzije [[ribuloza-5-fosfat|ribuloze-5-fosfata]] u konačne produkte [[giceraldehid-3-fosfat]] i [[Fruktoza-6-fosfat|fruktozu-6-fosfat]]. Ovi produkti potom ulaze u proces [[Glikoliza|glikolize]] kao reaktanti. Sve enzimatske reakcije neoksidativne faze su reverzibilne i ovise o koncentraciji različitih supstrata <ref name=Wamelink/>.

Prva je reakcija [[epimer]]izacija konačnog produkta oksidativne faze, šećera [[ribuloza-5-fosfat|ribuloze-5-fosfata]] u [[Ksiluloza-5-fosfat|ksilulozu-5-fosfat]] od strane [[enzim]]a '''pentoza-5-fosfat epimeraze'''. [[Ribuloza-5-fosfat]] može ući i u reakciju [[izomer]]izacije preko enzima '''pentoza-5-fosfat izomeraze''' pri čemu nastaje [[riboza-5-fosfat]]. 

U sljedećoj fazi ksiluloza-5-fosfat i riboza-5-fosfat ulaze u proces rekombiniranja dva atoma [[ugljik]]a od strane enzima '''transketolaze''' pri čemu nastaju [[sedoheptuloza-7-fosfat]] i [[gliceraldeid-3-fosfat]]. 

Ova dva produkta postaju supstrati sljedeće reakcije rekombiniranja atoma ugljika od strane enzima '''transaldolaze''' i kao produkt nastaju [[fruktoza-6-fosfat]] i [[eritroza-4-fosfat]]. Frukoza-6-fosfat može izravno ući u proces [[Glikoliza|glikolize]] kao supstrat, dok se eritroza-4-fosfat mora dodatno obraditi. Enzim transketolaza rekombinira ugljikove atome eritroze-4-fosfata s ksilulozom-5-fosfat dobivenom iz prve reakcije epimerizacije i kao produkti nastaju fruktoza-6-fosfat i gliceraldeid-3-fosfat. Oba novonastala produkta mogu ući u glikolizu kao supstrati.
Osim u proces [[Glikoliza|glikolize]], fruktoza-6-fosfat i gliceraldeid-3-fosfat mogu ući i u metabolički put [[Glukoneogeneza|glukoneogeneze]] ako organizam ima potrebu za sintezom [[Glukoza|glukoze]]. 


Na slici je prikazana skica neoksidativne faze puta pentoza fosfata:


[[Datoteka:Non-oxidative phase of pentose phosphate pathway (hrvatski).svg|center|800px|]]


Sve enzimatske reakcije neoksidativne faze puta pentoza fosfata sažete su u tablici niže:


{| class="wikitable"
| '''Reaktanti''' || '''Produkti''' || '''Enzim'''
 |- 
 | ribuloza-5-fosfat  || → riboza-5-fosfat  || ribuloza-5-fosfat isomeraza
 |- 
 | ribuloza-5-fosfat  || → ksiluloza-5-fosfat || Ribuloza-5-fosfat 3-epimeraza
 |- 
 | ksiluloza-5-fosfat + riboza-5-fosfat  || → gliceraldehid-3-fosfat + sedoheptuloza-7-fosfat || transketolaza 
 |- 
 | sedoheptuloza-7-fosfat + gliceraldeid-3-fosfat  || → eritroza-4-fosfat + fruktoza-6-fosfat || transaldolaza
 |- 
 | ksluloza-5-fosfat + eritroza-4-fosfat ||  → gliceraldehid-3-fosfat + fruktoza-6-fosfat || transketolaza
|}

==Regulacija puta pentoza fosfata u tkivima==
Ovaj je metabolički put izuzetno prilagodljiv potrebama stanice za različitim [[Supstrat (biokemija)|supstratima]] zahvaljujući povratnosti enzimatskih reakcija. Reakcije će se odvijati u određenom smjeru zavisno o koncentraciji i potrebama [[ATP]], [[NADPH]], [[riboza-5-fosfat|riboze-5-fosfata]], [[piruvat]]a ili [[acetil-CoA]] u stanici.

Prvi enzim u nizu reakcija, [[glukoza-6-fosfat dehidrogenaza]] je najviše podložan regulaciji. Inhibiran je od visokih koncentracija NADPH u [[Citosol|citoplazmi]], pošto je isti produkt same reakcije. Omjer NADPH/NADP<sup>+</sup> veći od 10 inhibira aktivnost enzima za više od 90%. Ostali inhibitori ovog enzima su [[ADP]] i [[AMP]], dok [[ATP]] ima ulogu aktivatora.

Put pentoza fosfata je izuzetno snažno aktiviran u stanicama [[Masno tkivo|masnog tkiva]], gdje postoji višak [[Glukoza|glukoze]], koja se pretvara u [[masne kiseline]] i velika potreba za NADPH, koji ulazi u proces biosinteze masnih kiselina. Kao produkt osidativne faze puta pentoza fosfata nastaje NADPH, kojeg stanica odmah koristi kao kofaktor, dok se riboza-5-fosfat do kraja transformira u fruktozu-6-fosfat i gliceraldeid-3-fosfat koji ulaze u reakciju [[Glikoliza|glikolize]]. Stanice masnog tkiva nisu posebno aktivna u [[Mitoza|replikaciji]], stoga nemaju posebnu potrebu akumuliranja [[Riboza|riboze]], pošto je sinteza [[nukleinske kiseline|nukleinskih kiselina]] minimalna. [[Glikoliza]] pak daje stanici [[acetil-CoA]] kao konačni produkt, koji je pak osnovni supstrat za sintezu masnih kiselina.
U mišićnom su tkivu potrebe za NADPH vrlo male, dok su potrebe za glukozom-6-fosfat velike, stoga će put pentoza fosfata biti neaktivan.<ref> Mailloux RJ, Harper ME. Glucose regulates enzymatic sources of mitochondrial NADPH in skeletal muscle cells; a novel role for glucose-6-phosphate dehydrogenase.FASEB J. srpanj 2010.; 24(7):2495-506.</ref>

Stanice koje se nalaze u fazi aktivne replikacije imaju velike potrebe za ribozom-5-fosfat kako bi moglo doći do sinteze [[nukleinske kiseline|nukleinskih kiselina]]. Kod tih stanica može doći do inverzije neoksidativne faze puta pentoza fosfata, pri čemu dolazi do formiranja riboze-5-fosfata počevši od gliceraldehida-3-fosfat i fruktoze-6-fosfata kao početnih supstrata.<ref> http://bloodjournal.hematologylibrary.org/cgi/content/full/92/7/2527 Early Phagocytosis of Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase (G6PD)-Deficient Erythrocytes Parasitized by Plasmodium falciparum May Explain Malaria Protection in G6PD Deficiency]</ref>


==Izvori==
{{izvori}}

==Vanjske poveznice==
* {{eng icon}}[http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/ppp.htm The chemical logic behind the pentose phosphate pathway]
* {{eng icon}}{{MeshName|Pentose+Phosphate+Pathway}}
* {{eng icon}}[http://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?path:hsa00030 Pentose phosphate pathway Map - Homo sapiens]

{{metabolizam}}

[[Kategorija:Organofosforni spojevi]]
[[Kategorija:Metabolizam]]