Laluan pentosa fosfat

Laluan pentosa fosfat (juga dikenali sebagai laluan fosfoglukonat dan laluan heksosa monofosfat) ialah laluan metabolik yang selari dengan glikolisis. Ia menjana NADPH dan pentosa (gula 5 karbon) serta ribosa 5-fosfat, bahan pelopor sintesis nukleotida. Walaupun laluan pentosa fosfat melibatkan pengoksidaan glukosa, peranan utamanya adalah anabolik dan bukannya katabolik. Laluan ini amat penting dalam sel darah merah (eritrosit).

Terdapat dua fasa yang berbeza dalam laluan. Fasa pertama ialah fasa oksidatif, di mana NADPH dihasilkan, dan yang kedua ialah sintesis bukan oksidatif gula 5 karbon. Bagi kebanyakan organisma, laluan pentosa fosfat berlaku dalam sitosol; dalam tumbuhan, kebanyakan langkah berlaku dalam plastid.

Seperti glikolisis, laluan pentosa fosfat nampaknya mempunyai asal usul evolusi yang sangat kuno. Tindak balas laluan ini kebanyakannya dimangkinkan enzim dalam sel moden, walau bagaimanapun, ia juga berlaku secara bukan enzim di bawah keadaan yang meniru lautan Arkea, dan dimangkinkan oleh ion logam, terutamanya ion ferus (Fe(II)). Ini menunjukkan bahawa asal-usul laluan itu mungkin berasal dari dunia prebiotik.

 Hasil 
Hasil utama laluan ialah:

 Penjanaan bahan penurunan setara, dalam bentuk NADPH, digunakan dalam tindak balas biosintesis reduktif dalam sel (cth. sintesis asid lemak).
 Penghasilan ribosa 5-fosfat (R5P), digunakan dalam sintesis nukleotida dan asid nukleik.
 Penghasilan eritrosa 4-fosfat (E4P) yang digunakan dalam sintesis asid amino aromatik.

Salah satu kegunaan NADPH dalam sel adalah untuk mencegah tekanan oksidatif. Ia menurunkan glutation melalui glutation reduktase, yang menukar H2O2 reaktif kepada H2O oleh glutation peroksidase. Jika tiada, H2O2 akan ditukar kepada radikal bebas hidroksil oleh kimia Fenton yang boleh menyerang sel. Eritrosit, sebagai contoh, menjana sejumlah besar NADPH melalui laluan pentosa fosfat untuk digunakan dalam penurunan glutation.

 Fasa 

 Fasa oksidatif 
Dalam fasa ini, dua molekul NADP+ dikurangkan kepada NADPH, menggunakan tenaga daripada penukaran glukosa 6-fosfat kepada ribulosa 5-fosfat.
tengah|thumb|570x570px| Fasa oksidatif laluan pentosa fosfat.Glukosa 6-fosfat (1), 6-fosfoglukono-δ-laktona (2), 6-fosfoglukonat (3), ribulosa 5-fosfat (4)
Keseluruhan set tindak balas boleh diringkaskan seperti berikut:
Bahan tindak balas Produk Enzim Penerangan Glukosa 6-fosfat + NADP+ → 6-fosfoglukono-δ-laktona + NADPH glukosa 6-fosfat dehidrogenase Penyahhidrogenan. Hidroksil pada karbon 1 glukosa 6-fosfat bertukar menjadi karbonil, menghasilkan laktona, dan, dalam proses itu, NADPH terhasil 6-fosfoglukono-δ-laktona + H2O → 6-fosfoglukonat + H + 6-fosfoglukonolaktonase Hidrolisis 6-fosfoglukonat + NADP+ → ribulosa 5-fosfat + NADPH + CO2 6-fosfoglukonat dehidrogenase Dekarboksilasi oksidatif. NADP+ ialah penerima elektron, menjana satu lagi molekul NADPH, CO2, dan ribulosa 5-fosfat.
Reaksi keseluruhan untuk proses ini ialah:

 Glukosa 6-fosfat + 2 NADP+ + H2O → ribulosa 5-fosfat + 2 NADPH + 2 H+ + CO2

 Fasa bukan oksidatif 
tengah|thumb|600x600px| Fasa bukan oksidatif laluan pentosa fosfat
Bahan tindak balas Produk Enzim ribulosa 5-fosfat → ribosa 5-fosfat ribosa-5-fosfat isomerase ribulosa 5-fosfat → xilulosa 5-fosfat ribulosa 5-fosfat 3-Epimerase xilulosa 5-fosfat + ribosa 5-fosfat → gliseraldehid 3-fosfat + sedoheptulosa 7-fosfat transketolase sedoheptulosa 7-fosfat + gliseraldehid 3-fosfat → eritrosa 4-fosfat + fruktosa 6-fosfat transaldolase xilulosa 5-fosfat + eritrosa 4-fosfat → gliseraldehid 3-fosfat + fruktosa 6-fosfat transketolase
Tindak balas bersih: 3 ribulosa 5-fosfat → 1 ribosa 5-fosfat + 2 xilulosa 5-fosfat → 2 fruktosa 6-fosfat + gliseraldehid 3-fosfat

 Kawal atur 
Glukosa-6-fosfat dehidrogenase ialah enzim yang mengawal kadar laluan ini. Ia dirangsang secara alosteri oleh NADP+ dan sangat dihalang oleh NADPH. Nisbah NADPH:NADP+ ialah mod pengawalseliaan utama untuk enzim dan biasanya bernisbah kira-kira 100:1 dalam sitosol hati. Ini menjadikan sitosol persekitaran yang sangat mencenderungkan penurunan. Laluan yang menggunakan NADPH membentuk NADP+, yang merangsang glukosa-6-fosfat dehidrogenase untuk menghasilkan lebih banyak NADPH. Langkah ini juga dihalang oleh asetil CoA.

Aktiviti G6PD juga dikawal secara pasca translasi oleh deasetilase sitoplasma SIRT2. Penyahetilasi pengantara SIRT2 dan pengaktifan G6PD merangsang cawangan oksidatif PPP untuk membekalkan NADPH sitosol untuk mengatasi kerosakan oksidatif atau menyokong lipogenesis de novo ("daripada kosong").

 Sel darah merah 
Beberapa kekurangan dalam tahap aktiviti (bukan berfungsi) glukosa 6-fosfat dehidrogenase telah diperhatikan dikaitkan dengan ketahanan terhadap parasit malaria Plasmodium falciparum di kalangan individu keturunan Mediterranean dan Afrika. Asas untuk rintangan ini mungkin melemahkan membran sel merah (eritrosit ialah sel perumah parasit) sehingga ia tidak dapat mengekalkan kitaran hayat parasit yang cukup lama untuk pertumbuhan yang produktif.

 Rujukan 

Kategori:Laluan metabolisme
Kategori:Fosforus