Hexosemonophosphatweg bzw. Pentosephosphatweg
IMPP-Score: 0.5
Der Hexosemonophosphatweg – Ein zentraler Stoffwechselweg der Zelle
Der Hexosemonophosphatweg, auch bekannt als Pentosephosphatweg, spielt eine entscheidende Rolle im zellulären Stoffwechsel. Er ist in zwei Hauptphasen unterteilt: den oxidativen und den nicht-oxidativen Teil. Diese beiden Segmente des Weges erfüllen unterschiedliche, aber komplementäre Funktionen und sind essentiell für die Aufrechterhaltung der zellulären Redoxbalance und die Bereitstellung von Grundbausteinen für die Nukleotidsynthese.
Der oxidative Teil des Hexosemonophosphatweges
Im oxidativen Schritt des Hexosemonophosphatweges wird \(Glucose-6-phosphat\) (1) zunächst zu \(6-Phosphogluconolacton\) (2) oxidiert. Dies ist die erste kritische Reaktion, bei der \(NADP^+\) zu \(NADPH + H^+\) reduziert wird. Diese Reduktionsreaktion ist ein wesentlicher Teil des Stoffwechsels, weil NADPH als Reduktionsmittel bei zahlreichen anabolen Stoffwechselwegen, darunter die Fettsäure- und Cholesterinsynthese, dient.
Anschließend wird \(6-Phosphogluconolacton\) weiter umgesetzt zu \(6-Phosphogluconat\) (3), welches wiederum oxidiert wird. In diesem Vorgang wird durch Decarboxylierung \(Ribulose-5-phosphat\) (4) erzeugt, und es entsteht erneut \(NADPH + H^+\), zudem wird \(CO_2\) freigesetzt.
Obwohl NADPH und NADH ähnlich klingen, sind ihre Rollen im zellulären Metabolismus unterschiedlich. NADH ist hauptsächlich in die Atmungskette involviert, während NADPH für Reduktionsreaktionen innerhalb der Zelle wichtig ist, beispielsweise für die Reduktion von Glutathiondisulfid zu Glutathion, was in Erythrozyten eine lebenswichtige Reaktion gegen oxidativen Stress darstellt.
Der nicht-oxidative Teil des Hexosemonophosphatweges
Nach der Bildung von \(Ribulose-5-phosphat\) im oxidativen Teil, folgt der nicht-oxidative Teil des Weges, welcher mehr Flexibilität in der Nutzung von Zuckerphosphaten bietet. Hier kommen Enzyme wie Transketolase und Transaldolase zum Einsatz, die Kohlenstofffragmente zwischen Zuckerphosphaten verschiedener Längen (C3 bis C7) ohne ATP-Verbrauch übertragen.
Diese Reaktionen sind besonders wichtig, weil sie die Umwandlung von Pentosen (5-Kohlenstoff-Zucker) in Hexosen (6-Kohlenstoff-Zucker) und umgekehrt erlauben. Somit können Zellen je nach Bedarf auf unterschiedliche Zuckerphosphat-Pools zurückgreifen.
Bedeutung und pathophysiologische Konsequenzen
Der Hexosemonophosphatweg ist nicht nur eine alternative Route zur Glykolyse, sondern auch essentiell für die Redoxbalance und Biosynthese in der Zelle. NADPH, das in diesem Weg erzeugt wird, spielt eine zentrale Rolle in der Abwehr von oxidativem Stress und im anabolen Stoffwechsel der Zelle.
Das IMPP fragt besonders gerne nach der Bedeutung von NADPH und den enzymatischen Vorgängen innerhalb dieses Stoffwechselweges. Daher ist es wichtig, sowohl die oxidative als auch die nicht-oxidative Phase zu verstehen und zu wissen, wie diese mit anderen zellulären Abläufen verknüpft sind.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Der oxidative Teil des Hexosemonophsophatweges. Grafik: Yikrazuul, Ox Pentose phosphate pathway, als gemeinfrei gekennzeichnet, Details auf Wikimedia Commons↩︎
Credits Der nicht-oxidative Teil des Hexosemonophosphatweges Grafik: Yikrazuul, Nichtox Pentosephosphatweg, CC BY-SA 3.0↩︎
