ペントースリン酸サイクルについて

質問

ペントースリン酸サイクルは2つの経路に大別されるらしいんですが、大きく2つという時、どうやって答えたらいいのでしょうか？また、それぞれの経路の役割を生物学的観点から述べる時、どういう風に答えるべきなのでしょうか？

回答No.4

noname#211914

直接的な回答ではありませんが、以下の参考ＵＲＬサイトは如何でしょうか？
「Pentose Phosphate Pathway」

ご参考まで。

参考URL：

http://www.hfni.gsehd.gwu.edu/~mpb/pentphos.htm

回答No.3

jubjub

ume pyonさん、akiyamaharukaさんのおっしゃってるのはいわゆる酸化的ペントースリン酸回路の2つの過程（非可逆過程と可逆過程）のことですね。動物の肝臓や白血球、乳腺など（あと、一部の微生物や植物）で見られる代謝経路です。

「ペントースリン酸経路」と名のつくものは広義にはもう一つあるかと思います。植物や藻類、光合成細菌の葉緑体に存在し、光合成によって炭酸固定を行う経路。こちらは還元的ペントースリン酸回路と呼ばれています。リブロース1,5ビスリン酸が二酸化炭素を取り込み2分子の3-ホスホグリセリン酸になり、解糖系の逆をたどって（補酵素が若干違ったりしますが）ヘキソースになるというもの。5炭糖がエネルギーを使って6炭糖になるわけですね。生物学的観点は上記の通り炭酸固定です。光合成の基本回路ですので生化学の本を見れば詳しく載ってると思います。

こちらは反応過程でリブロース1,5ビスリン酸のもとであるリブロース5リン酸ができ、二酸化炭素を取り込みつつ回路として回っているので回路と言い、それにあわせてもう一つのペントースリン酸経路である酸化的ペントースリン酸経路のことも回路というんだと理解しております。違うかもしれませんが。

回答No.2

noname#53364

ペントースリン酸経路の二つの経路については、ume　pyonさんがお答えになっている2つの経路で良いと思います。
（１）を酸化過程（２）を非酸化過程と呼びます。
さてそれぞれの役割を生物学的観点で答えるということが答えられていませんのでそれを中心に。
（１）では還元力が必要な生合成反応に供給するということです。これはわかりやすいですね。

（２）については種種の糖リン酸を作ることになります。
経路における中間産物はお手元の資料でみていただくとして、使用例をいくつかあげますと、リーボース－5－リン酸から、5－ホスホリボシル1－ピロリン酸が作られ、これがヌクレオチド、ヒスチジンの合成材料になります。
エリトロース-4－リン酸はホスホエノールピルビン酸と縮合し、3－デオシキD－アラビノヘプツロン酸７－リン酸となり、シキミ酸経路で代謝され、芳香族化合物の材料になります。

おまけですがペントースリン酸サイクルと呼ばれておりますが
この反応はカルビンサイクル、TCAサイクルと異なりサイクルとして働く
割合は極めて少ないとのこと。
ゆえにペントースリン酸経路と呼ばれるようです。

回答No.1

ume_pyon

なんか、質問の答えとはずいぶんかけ離れているような・・・。違ってたらゴメンナサイ。何せ、私は応用化学科2年のガキですから。多分、もっとすばらしい回答は他の方がして下さると思います。あくまで参考程度に。

ペントースリン酸サイクルは、次の2つの過程に分けられます。
(1)補酵素NADPHの生産過程
(2)単糖の相互変換過程（ペントースリン酸をヘキソースリン酸に変える過程）
※ペントース：五員環、ヘキソース：六員環

◆(1)について
生体内で複雑な化合物を合成する過程では、ATPだけでなく強い還元力が必要となります。この還元力を提供する化合物がNADPHという補酵素です。これは、NADP+の還元によって作られます。
グルコース（六員環）リン酸にH2O条件下でNADP+が作用すると、NADPHができるとともに、グルコースも開環してCOO-という官能基が出現します。ここに再びNADP+が作用すると、COO-はCO2となって放出されます。すると、グルコースはリブロース（五員環）リン酸になります。

結局、1つのグルコースから出発して、2つのNADPHが生産されると同時にペントースリン酸も生産されるのが特徴です。

◆(2)について
今度は、このリブロースリン酸を出発点として、2つの酵素（トランスケトラーゼとトランスアルドラーゼ）が働くと、リブロースリン酸2分子から、フルクトース（六員環）リン酸ができます。この反応を炭素に注目して考えると、リブロースリン酸（炭素は5個）2分子に酵素が作用すると、炭素が6つのフルクトースリン酸と、炭素が4つのエリトロースリン酸という2つの化合物が生まれます。
また、このエリトロースリン酸とリブロースリン酸は、酵素（トランスケトラーゼ）の作用により、炭素が6つのフルクトースリン酸と、炭素が3つのグリセルアルデヒドリン酸という2つの化合物に別れます。
さらに、このグリセルアルデヒドリン酸が2つ集まると、解糖系の逆行（糖新生）でグルコースリン酸ができます。

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以上の(1),(2)をまとめて考えてみましょう。
まず、グルコースが6個あったとしましょう。これが(1)の経路により、12個のNADPHと6個のCO2、6個のペントースになります。
そして、この6個のペントースが(2)の経路をたどるとどうなるでしょうか。
5+5 → 6+4 ・・・（1）
4+5 → 6+3 ・・・（2）
3+3 → 6 ・・・（3）
上の計算は、反応式を簡略化して、炭素数のみを示したものです。まず（1）が起こると連鎖的に（2）も起こります。この時点で、ペントース3つから、グルコースが2つ、グリセルアルデヒド（炭素が3つ）が1つ生産されたことになります。そして、（1）と（2）がそれぞれ2回ずつ起きた場合、グリセルアルデヒドが2つになり、これが糖新生に入り（3）の反応を起こします。つまり、グルコースが1つできるのです。
これをトータルすれば、6つのペントースから5つのグルコースが生産されるのです。

グルコース6個から、グルコース5個とNADPHが12個とCO2が6個生産されたということは、結局グルコース1個が分解されて、6個のCO2と12個のNADPHに還元したことと同じなんですね。（この際、6つのATPを消費しています）

この過程がペントースリン酸サイクルの全容です。まあ、詳しくは参考書なりを見て下さい。

お礼

本当にありがとうございました。助かりました！実は私は応用生物科学科の未熟者1年生なのです。ここまで詳しく教えてもらって感謝してます。本当にありがとうでした。