Pentosephosphatweg

1. Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Reaktion:

• Reaktion: Glucose-6-Phosphat wird zu 6-Phosphogluconolacton oxidiert
• Enzym: Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase (Schlüsselenzym des Pentosephosphatwegs)
• NADP+ wird zu NADPH + H⁺ reduziert
• Regulation:
  • Hemmung durch hohe Konzentrationen von NADPH/H+ und Acetyl-CoA (zeigt ausreichende Verfügbarkeit an)
  • Stimulation durch niedrige NADPH-Konzentrationen
• Klinischer Ausblick:
  • Ein Mangel an Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase, der häufigste angeborene Enzymdefekt, führt zu einem NADPH-Mangel in Erythrozyten, wodurch der antioxidative Schutz (Glutathion) sinkt

2. Gluconolactonase-Reaktion:

• Reaktion: 6-Phosphogluconolacton + H₂O → 6-Phosphogluconat + H⁺
• Enzym: Gluconolactonase

3. 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase-Reaktion:

• Reaktion: 6-Phosphogluconat + NADP⁺ → Ribulose-5-phosphat + CO₂ + NADPH + H⁺
• NADP⁺ wird zu NADPH + H⁺ reduziert
• Enzym: 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase

Reaktionen des oxidativen Teils des Pentosephosphatwegs:

Der zweite, nicht oxidative Abschnitt des Pentosephosphatwegs tritt in Erscheinung, wenn der Bedarf an NADPH den an Ribose-5-phosphat übersteigt. In diesem reversiblen Teilprozess wird Ribulose-5-phosphat zunächst in Ribose-5-phosphat und anschließend in Metabolite der Glycolyse wie Glycerinaldehyd-3-phosphat und Fructose-6-phosphat umgewandelt. Umgekehrt können diese Glycolyse- Zwischenprodukte bei Bedarf auch zur Synthese von Pentosephosphaten wie Ribose-5-phosphat genutzt werden.

4. Ribulose-5-phosphat-Isomerase-Reaktion

• Reaktion: Ribulose-5-phosphat ⇌ Ribose-5-phosphat
• Bedeutung:
  • Ribulose-5-phosphat (eine Ketose) wird zu Ribose-5-phosphat (eine Aldose) umgewandelt
  • Enzym: Ribulose-5-phosphat-Isomerase 

5. Ribulose-5-phosphat-Epimerase-Reaktion

• Reaktion: Ribulose-5-phosphat ⇌ Xylulose-5-phosphat
• Bedeutung:
  • Ribulose-5-phosphat wird in ihr Epimer Xylulose-5-phosphat umgewandelt
  • Enzym: Ribulose-5-phosphat-Epimerase

6. Transketolase-Reaktion (1. Schritt)

• Reaktion: Xylulose-5-phosphat + Ribose-5-phosphat ⇌ Sedoheptulose-7-phosphat + Glycerinaldehyd-3-phosphat
• Bedeutung:
  • Die Transketolase überträgt eine C2-Einheit von Xylulose-5-phosphat (Ketose) auf Ribose-5-phosphat (Aldose)
  • Produkte:
    • Sedoheptulose-7-phosphat: eine Ketose (C7-Körper)
    • Glycerinaldehyd-3-phosphat: eine Aldose (C3-Körper), die in die Glycolyse eingeschleust werden kann
  • Coenzym: Thiaminpyrophosphat (TPP) 

7. Transaldolase-Reaktion

• Reaktion: Sedoheptulose-7-phosphat + Glycerinaldehyd-3-phosphat ⇌ Fructose-6-phosphat + Erythrose-4-phosphat
• Bedeutung:
  • Die Transaldolase überträgt eine C3-Einheit von Sedoheptulose-7-phosphat auf Glycerinaldehyd-3-phosphat
  • Produkte:
    • Fructose-6-phosphat: C6-Körper, der in die Glycolyse eintreten kann
    • Erythrose-4-phosphat: C4-Körper für weitere Reaktionen

8. Transketolase-Reaktion (2. Schritt)

• Reaktion: Xylulose-5-phosphat + Erythrose-4-phosphat ⇌ Fructose-6-phosphat + Glycerinaldehyd-3-phosphat
• Bedeutung:
  • Die Transketolase überträgt eine C2-Einheit von Xylulose-5-phosphat auf Erythrose-4-phosphat
  • Produkte:
    • Fructose-6-phosphat: für die Glycolyse oder Gluconeogenese
    • Glycerinaldehyd-3-phosphat: für die Glycolyse 

Synthese von Glucose-6-phosphat:

• Einschleusung in den Pentosephosphatweg:
• Glycerinaldehyd-3-phosphat und Fructose-6-phosphat können in
  die Glycolyse oder über die Gluconeogenese in Glucose-6-phosphat umgewandelt werden
• Reaktionen:
  1. Glucose-6-phosphat-Isomerase: Fructose-6-phosphat → Glucose-6-phosphat
  2. Triosephosphatisomerase, Aldolase A, Fructose-1,6-bisphosphatase: 2 Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat → Fructose-6-phosphat → Glucose- 6-phosphat
• Bedeutung:
  • Glucose-6-phosphat wird erneut dem Pentosephosphatweg zugeführt, um NADPH und Ribose-5-phosphat zu erzeugen

Reaktionen des nicht oxidativen Teils des Pentosephosphatwegs: