Hoofdstuk 20, the pentose phosphate pathway
Introductie
Fotosynthese, verloopt in 2 delen: de licht er donker reacties.
Licht reacties, zetten lichtenergie om in ATP en NADPH.
Donker reacties, gebruiken ATP en NADH om koolstof atomen te reduceren van hun volledig
geoxideerde staat (CO2) tot glucose. I.t.t. de licht reacties zijn de donker reacties niet direct
afhankelijk van licht.
De licht en donker reacties werken dus samen om zonne-energie om te zetten in brandstoffen.
Calvin cyclus, alle donker reacties samen vormen de calvin cyclus.
Pentose phosphate pathway, oxideert glucose om NADPH te genereren. Verder kan deze pathway
gebruikt worden voor katabolisme van pentose suikers uit het dieet, voor de synthese van pentose
suikers en voor de katabolisme en synthese van 4C en 7C suikers.
Calvin cyclus & pentose fosfaat pathway, zijn elkaars spiegelbeelden en hebben meerdere enzymen
gemeen.
NADPH, bevat een phosphoryl groep aan de 2’-hydroxyl groep wat
dit molecuul onderscheidt van NADH. Verder wordt NADH
geoxideerd om ATP te genereren, terwijl NADPH als reductant dient
in de biosynthese.
20.3 de pentose fosfaat pathway genereert NADPH en
synthetiseert 5C suikers
NADPH, fotosynthetische organismen kunnen de licht reacties
gebruiken om NADPH te genereren. De mens kan dat echter niet en
zal het op een andere manier moeten doen. Alle organismen zijn in
staat de pentose phosphate pathway uit te voeren om aan hun
NADPH behoeften te voldoen. NADPH is cruciaal voor reductieve
biosynthese, maar ook in de bescherming tegen oxidatieve stress.
Pentose fosfaat pathway, bestaat uit 2 fasen:
1. De oxidatieve generatie van NADPH, hierbij wordt NADPH
gegenereerd wanneer glucose 6-fosfaat geoxideerd wordt
tot ribulose 5-fosfaat:
2. De niet-oxidatieve interconversie van suikers, hier vindt de
interconversie van 3-, 4-, 5- 6- en 7-C suikers plaats in een
reeks niet-oxidatieve reacties. Overmatige 5C suikers
kunnen omgezet worden in intermediates van de glycolyse
pathway.
Al deze reacties vinden plaats in het cytoplasma.
Glucose 6-phosphate dehydrogenase, katalyseert de 1e stap in de
pentose fosfaat pathway: dehydrogenatie van glucose 6-fosfaat aan
koolstof 1. Dit enzym is erg specifiek voor NADP+ (KM voor NAD+ is
1000 keer groter). De reactie levert 6-phosphoglucono-𝛿-lactone.
Lactonase, de 2e stap is de hydrolyse van 6-phosphoglucono-𝛿-
lactone tot 6-phosphoglyconate. Deze wordt door een specifieke
lactonase gekatalyseerd.
6-phosphogluconate dehydrogenase, is betrokken bij de 3e stap:
oxidatieve decarboxylatie van 6-phosphogluconate tot ribulose 5-
phosphate. Ook hier is NADP+ de elektron acceptor.
, Deze 3 reacties hebben 2 moleculen NADPH en 1 molecuul ribulose 5-fosfaat opgeleverd door oxidatie
van glucose 6-fosfaat.
Phosphopentose isomerase, isomeriseert ribulose 5-fosfaat tot ribose 5-fosfaat:
Ribose 5-fosfaat, en zijn afgeleiden zijn componenten van RNA, DNA, ATP, NADH, FAD en co-enzym
A. Desondanks dat ribose 5-fosfaat een precursor is voor zoveel biomoleculen, hebben veel cellen
juist de NADPH nodig die vrijkomt in de pentose fosfaat pathway. De behoefte voor NADPH voor
reductieve biosynthese is groter dan die voor ribose 5-fosfaat voor de incorporatie in nucleotiden. Zo
is NADPH o.a. nodig voor vetzuur synthese (in lever en vetweefsel). In deze gevallen wordt ribose 5-
fosfaat omgezet in glycolyse intermediates: glyceraldehyde 3-fosfaat en fructose 6-fosfaat.
Transketolase & transaldolase, deze enzymen voeren de conversie van ribose 5-fosfaat tot GAP en F
6-P uit. Zo creëren ze een reversibele link tussen de pentose fosfaat pathway en glycolyse. Dit wordt
gedaan middels de katalyse van 3 opeenvolgende reacties:
Het netto resultaat van deze reacties is de vorming van 2 hexoses en 1 triose vanuit 3 pentoses:
Reactie 1, de 1e van de 3 reacties die de pentose fosfaat en glycolyse pathway aan elkaar linken is de
vorming van glyceraldehyde 3-fosfaat en sedoheptulose 7-phosphate vanuit 2 pentoses:
De donor van de 2C unit is hier xylose 5-fosfaat. Transketolase heeft een ketose al substraat, maar
alleen als de hydroxylgroep aan C3 de configuratie van xylulose heeft en niet die van ribulose.
Phosphopentose epimerase, katalyseert de omzetting van ribulose
5-fosfaat tot xylulose 5-fosfaat zodat transketolase een substraat
heeft voor de 1e reactie →
Reactie 2, de producten van reactie 1 – GAP en sedoheptulose 7-
fosfaat – worden in een volgende reactie als substraat gebruikt om
Introductie
Fotosynthese, verloopt in 2 delen: de licht er donker reacties.
Licht reacties, zetten lichtenergie om in ATP en NADPH.
Donker reacties, gebruiken ATP en NADH om koolstof atomen te reduceren van hun volledig
geoxideerde staat (CO2) tot glucose. I.t.t. de licht reacties zijn de donker reacties niet direct
afhankelijk van licht.
De licht en donker reacties werken dus samen om zonne-energie om te zetten in brandstoffen.
Calvin cyclus, alle donker reacties samen vormen de calvin cyclus.
Pentose phosphate pathway, oxideert glucose om NADPH te genereren. Verder kan deze pathway
gebruikt worden voor katabolisme van pentose suikers uit het dieet, voor de synthese van pentose
suikers en voor de katabolisme en synthese van 4C en 7C suikers.
Calvin cyclus & pentose fosfaat pathway, zijn elkaars spiegelbeelden en hebben meerdere enzymen
gemeen.
NADPH, bevat een phosphoryl groep aan de 2’-hydroxyl groep wat
dit molecuul onderscheidt van NADH. Verder wordt NADH
geoxideerd om ATP te genereren, terwijl NADPH als reductant dient
in de biosynthese.
20.3 de pentose fosfaat pathway genereert NADPH en
synthetiseert 5C suikers
NADPH, fotosynthetische organismen kunnen de licht reacties
gebruiken om NADPH te genereren. De mens kan dat echter niet en
zal het op een andere manier moeten doen. Alle organismen zijn in
staat de pentose phosphate pathway uit te voeren om aan hun
NADPH behoeften te voldoen. NADPH is cruciaal voor reductieve
biosynthese, maar ook in de bescherming tegen oxidatieve stress.
Pentose fosfaat pathway, bestaat uit 2 fasen:
1. De oxidatieve generatie van NADPH, hierbij wordt NADPH
gegenereerd wanneer glucose 6-fosfaat geoxideerd wordt
tot ribulose 5-fosfaat:
2. De niet-oxidatieve interconversie van suikers, hier vindt de
interconversie van 3-, 4-, 5- 6- en 7-C suikers plaats in een
reeks niet-oxidatieve reacties. Overmatige 5C suikers
kunnen omgezet worden in intermediates van de glycolyse
pathway.
Al deze reacties vinden plaats in het cytoplasma.
Glucose 6-phosphate dehydrogenase, katalyseert de 1e stap in de
pentose fosfaat pathway: dehydrogenatie van glucose 6-fosfaat aan
koolstof 1. Dit enzym is erg specifiek voor NADP+ (KM voor NAD+ is
1000 keer groter). De reactie levert 6-phosphoglucono-𝛿-lactone.
Lactonase, de 2e stap is de hydrolyse van 6-phosphoglucono-𝛿-
lactone tot 6-phosphoglyconate. Deze wordt door een specifieke
lactonase gekatalyseerd.
6-phosphogluconate dehydrogenase, is betrokken bij de 3e stap:
oxidatieve decarboxylatie van 6-phosphogluconate tot ribulose 5-
phosphate. Ook hier is NADP+ de elektron acceptor.
, Deze 3 reacties hebben 2 moleculen NADPH en 1 molecuul ribulose 5-fosfaat opgeleverd door oxidatie
van glucose 6-fosfaat.
Phosphopentose isomerase, isomeriseert ribulose 5-fosfaat tot ribose 5-fosfaat:
Ribose 5-fosfaat, en zijn afgeleiden zijn componenten van RNA, DNA, ATP, NADH, FAD en co-enzym
A. Desondanks dat ribose 5-fosfaat een precursor is voor zoveel biomoleculen, hebben veel cellen
juist de NADPH nodig die vrijkomt in de pentose fosfaat pathway. De behoefte voor NADPH voor
reductieve biosynthese is groter dan die voor ribose 5-fosfaat voor de incorporatie in nucleotiden. Zo
is NADPH o.a. nodig voor vetzuur synthese (in lever en vetweefsel). In deze gevallen wordt ribose 5-
fosfaat omgezet in glycolyse intermediates: glyceraldehyde 3-fosfaat en fructose 6-fosfaat.
Transketolase & transaldolase, deze enzymen voeren de conversie van ribose 5-fosfaat tot GAP en F
6-P uit. Zo creëren ze een reversibele link tussen de pentose fosfaat pathway en glycolyse. Dit wordt
gedaan middels de katalyse van 3 opeenvolgende reacties:
Het netto resultaat van deze reacties is de vorming van 2 hexoses en 1 triose vanuit 3 pentoses:
Reactie 1, de 1e van de 3 reacties die de pentose fosfaat en glycolyse pathway aan elkaar linken is de
vorming van glyceraldehyde 3-fosfaat en sedoheptulose 7-phosphate vanuit 2 pentoses:
De donor van de 2C unit is hier xylose 5-fosfaat. Transketolase heeft een ketose al substraat, maar
alleen als de hydroxylgroep aan C3 de configuratie van xylulose heeft en niet die van ribulose.
Phosphopentose epimerase, katalyseert de omzetting van ribulose
5-fosfaat tot xylulose 5-fosfaat zodat transketolase een substraat
heeft voor de 1e reactie →
Reactie 2, de producten van reactie 1 – GAP en sedoheptulose 7-
fosfaat – worden in een volgende reactie als substraat gebruikt om
