PEP* : p h o tp h o e n o lp iru v a t
179
Sinh vặt nhân nguyên thủy
(Prokaryotes)
Hexokinaza ADP
Sinh vật nhân thật (Eukaryotes)
H Oh
® O H 2C
H N j ____Y 0H
O H H ch2oh
Triozophotphat izomeraza
f^*-ADP
© 0 H 2 C / ỏ N > v CH20 ®
ICh o m
H NJ____Y O H
O H H
^ ^^A ndola
Photphofructokinnaza
CHO I
H - C - O H
CH20 ®
ch2o©
C=0[
CHịOH
Glixeraldehit 3 - photphat
dehidrogenaza c o o ®
Photphoglixerat kinaza
H - C - O H ch2o©
i ị ấ : :
C O O H H — C — O H[
Photphoglixerat mutăza
ch2o®
)
COOHI
Enolaza
H - Ò - O H ®
ch2oh
HịO
Piruvat kinaza
r
C O O H
c - o ®
uCH*
h
C O O H
0 = 0 I rCHj
ADP ATP
Glucozí/
Fructozo 1, 6-di photphat
1 1 .
Glixeraldehit Dihidroxiaxeton 3 - photphat photphat
2( Photphoenolpiruvat)
2( Piruvat)
180 Quá trinh dưòng phân (giycolysis)
2.2. C o n d ư ờ n g P e n t o - p h o t p h a t (PP, Pentose phosphate pathvvay) còn gọi là con đường Hexo-m ono p h o tp h at (HMP).
Con đường này giúp cho nhiéu vi khuẩn chuyển hda glucozơ th àn h piruvat không qua con đường EMP (do bị đột biến ở ^ 1 enzim của con đường này) đổng thời cung cấp cho tê bao 2^tién ch ất khác là ribozơ — 5 — ( p ) (dùng tổng hợp axỉt nucleic) và eritrozơ 4 ( P) (cùng với P E P dùng tổng hợp các axit am in thơm) Ngoài ra con đường p p còn cung cấp NADPH cấn cho các phản ứng tổng hợp khử :
Con đường p p diễn ra như sau :
G ỉucozcy 6 -p h o tp h a t N A D P "
H V N A D P H
*
G ỉucozđ 6-photphat d eh id ro g e n a z a
6 -P h o tp h o g lu c o n o -1 ,5 -la c to n
H ,0 G lucono!actonaza
1r
6 -P h o tp h o g lu c o n a t N A D P
H * + N A D P H
6-Photphogluconat d e h id ro g e n a z a
c o R ib u lo z đ 5 -p h o tp h a t Ribulozđ 5-p h o tp h at-3-Epimeraza.
- XI lu lo z ơ 5 -p h o tp h a t
P h o tp h o p e n to zđ iio m e ra z a R ib u lo z ơ 5 -p h o tp h a t
T ra n s k fto la i3
S e d o h e p tu lo z ơ 7 -p h o tp h a t + G lix e ra ld e h it 3 -p h o tp h a t T ransaldolaza
E ritro z ơ 4 -p h o tp h a t + F ru c to z ơ 6 -p h o tp h a t
Triozđ p h o tp h a t i7o m era za
T ransketolaza
\!
F ru c to z ơ 6 -p h ò tp h a t + G lix e ra ld e h ii 3 -p h o tp h a t
D ih id ro x I a xe to n p h o tp h a t
Aldolaza F ru c to z ơ 6 -p h o tp h a t
181
CỊIH20H H - C - O H H - C - O H H - C - O H Ốh20 ®
HO N|_____Y OH H OH •
---NADP+
1 1 ►J'ÍADPH
CH2O ©
HO OH
NADP+
NADPH■
co2-
OH H2O COOH H O - C - H
H - Ồ - O H H - Ố - O H CH2O ©
u Ì
H - C - O H H - ẻ - O H Ốh20 ®
<JH2OH o * C - H r
H - ẻ - O H
G lu c o z ơ
Glucozcf 6-photphat
6-P hotphoglucono- 8-lacton
H20
6-P hotphogluconat
Ribulozơ 5-photphat
CH2O ®
Ribozơ 5-photphat
Xilulozơ 5-photphiỉt
Giai đoạn 1
182
R ib o z đ p h o tp h a t
^ \ 3 - e p im e r a z a R ỉb o z ơ p h o tp h a t
iro m e ra z a - * * c h2o p o3 —
D - R i b u l o z ơ - 5 - p h o t p h a t C H O
H - C - O H H - C - O H H - C - O H
CH20 P 0 32 u l o z ơ - 5 - p h o t p h a t
CHj0 P0 3
D - R i b u l o z ơ - 5 - p h o t p h a t
T ra n s k e to la z a
H O —c — H H - C - O H H - C - O H H - Ổ - O H
C H 20 P 0 32
D - S e d o h e p t u l o z ơ - 7 - p h o t p h a t
C H O - ^ H —Ỹ ~ O Hĩ
c h2o p o 32‘
D - G l i x e r a l d e h l t - 3 - p h o t p h a t
CHO H - C - O H H - ^ - O H
CH20 P 0 3r
D - E r y t h r o z ơ - 4 - p h o t p h a t T ra n s k e to la z a
CH20 P 0 3
D - G l i x e r a l d e h i t - 3 - p h o t p h a t CH2OPO|
D - F r u c t o z ơ - 6 - p h o t p h a t
c h2o h
1
ĩ " °
H - C - O H H - C - O H
Giai đoạn 2
183
Qua 2 phản ứ ng oxi hda xúc tác bởi glucozơ - 6 - \£ y v à 6 - ( P) - gluconat - dehidrogenaza, glucozơ được tách th à n h ribuỊozơ - 6 - ( p) và C 0 2- Quá trìn h oxi hóa được kết thúc tại đây. Các phản ứng tiếp theo chl là sự chuyên hòa qua lại giữa pentozơ - í p và hexozơ - ('.p ) , từ đó con đường đổng kín th àn h chu trìn h nhờ sự xúc tác của 2 enzim : TK và TA. Nếu 3 - ( p - glixeraldehit đi vào con đường EMP và chuyển th à n h p iru v at ta sẽ cđ :
Glucozơ — P iru v a t + 3CC>2 + 6NADPH2 + NADH2 + ATP
Như vậy, con đường Pentozơ photpho oxi hóa (PPO) m ang tính ch ất đồng hóa là chủ yếu, vễ n ăn g lượng PPO cho 1ATP, nghĩa là chỉ bằng nửa con đường EMP.
2.3. Con đưòng 2 - keto - 3 deoxi - 6 - p - gluconat (KDPG, 2 - keto -
3 deoxi - 6 - p h o tp h atg lu co n at pathw ay) hay còn gọi là con đường E n tn e r - Doudoroff, con đường ED (E n tn e r - D ọudoroff pathw ay).
Trước h ết g!ucozơ - 6 - ( p được chuyển th àn h 6 - ( P) - gluconat như con đường p p . SaU‘ đố, ch ất này bị loại nước nhờ p - gluconat - dehidraza th àn h KDPG. KDPG bị phân giải th àn h p iru v at và 3 - ( P) - glixeraldehit nhờ m ốt aldolaza đặc hiệu. Cuối cùng, 3 - (P,ì - g lixeraldehit lại đi vào con đường EMP để cho piruvat. Do đó cân bằng chung của con đường KDPG là :
G lucozơ---* 2 P iru v a t + ATP + N A D t^ + N A D PỈ^
Con đường này chỉ gặp ở m ột số vi khuẩn.
Các vi sinh v ật khác n hau ở m ức độ sử dụng một tro n g 3 con đường trên . Con đường EMP và PPO phổ biến ở mọi sinh vật. Con đường KDPG giúp cho nhiều vi khuẩn sử dụng gluconat. C hẳng hạn, E.coli và nhiểu loài của C lostridium chuyển hóa glucozơ qua con đường EM P n h ư n g p hân giải gluconat qua con đường KDPG.
Các C lostridia và m ột số vi k h u ẩn hiếu khí chuyển hóa gluconat qua con đường KDPG cải biến : gluconat được chuyển th à n h 2 - keto - 3 - deoxitgluconat nhờ g lu co n a t-d e h id ra ta z a và được photphoryl hđa với ATP chỉ ở bước này nhờ ketodeoxigluconỏkinaza ; KDPG bộ ph ận giải nhờ ( P) - 2 - keto - 3 - deoxigluconat - a)dozơ.
Sự th am gia của 3 con đường tro n g sự phân giải hexozơ :
EMP (% ) HMP (% ) ED(% )
Saccharomyces cerevisiae 88 12 -
Candida utilis 66-81 19- 34 -
Streptomyces griseus 97 3 -
Penicillium chrysogenum 77 23 -
Escherichia coli 72 28 -
Pseudomonas aeruginosa - 29 71
Pscudomonas saccharophila - - 100
Bacilỉus subtỉlis 74 26 -
Gluconobacter oxydans - 100 -
Alcaligenes eutrophus - - 100
Zymomonas mobilis - - 100
Sarcina lutea 70 30 -
1 8 4
c h 2o h
h À— o H
Oh H
H O V / O H
H O H ATP ADP C H ?0 ©
C h h O ©
H - C - O H H O — c — H
H - Ổ - O H H - Ổ - O H C H 20 ® h2 0
C H O _ H — Ổ — O H NAD* ẻ H ^ O ® N A D P H-*—* ị
cốo ®
I— c — O H Ồh20 ®
C O O H
ổ=01
C H 3 V ^ A Ĩ P
£ ADP C Ỏ O H
i - ° © II
\C O O H
Ổ - O H Ồh2o©
c h2
/^►h20
C O O H
H - C - 0 ©
^ ChpO@
Glucozơ
ATP ADP
Glucozơ 6-photphat
N A D P H NADPH
6-Photphoglucono-18-lacton
h2o
Lactonaza
6-Photphogluconat
h20
2-Keto-3-deoxi-6-photphogluconat
NAD*
NADPH
Glixeraldehit P| 3-photphat
1,3- Diphotpho- glixerat
Photphoenol píruvat
ADP
ATP V3-Photpho * H ? 0
glixerat
2-Photpho glixerat
Con đưòng KDPG (hay con dưòng ED)
185
P iru v at chiếm vai trò tru n g tâm trong trao đổi chát tru n g gian và là tiển chất của nhiéu sản phẩm. Nhiêu vi sinh vật oxi hda piruvat th àn h axetyl - CoA. Quan trọng n h ấ t ở vi khuẩn là 3 phản ứng :
(1) P iru v a t + CoA + NAD+ --- * Axetyl - CoA + NADH^ + C 0 2 (2) P iru v a t + CoA + 2 F đ --- * Axetyl - CoA + 2FdH + C 0 2 (3) P iru v a t + C o A --- * Axetyl - CoA + Focm at
Focm at (Fd = ferredoxin)
Phản ứng (1) do phức hệ piruvat - dehidrogenaza (PDH) xúc tác. PD H gặp ở hấu hết sinh v ật hiếu khí (không gập ở vi khuẩn kị khí b át buộc) và axetyl - CoA tạo thành chủ yếu đi vào chu trỉn h ATC.PDH gổm 3 enzim ; ngoài CoA và NAD+ còn cẩn TPP (tiam in - piro - photphat) và axit lipoic.
P hản ứng (2) xúc tác bởi piruvat - Fd - oxidoreductaza gặp ở nhiẽu vi khuẩn kị khí như C lostridium .
P hản ứng (3) do piruvat, focm at - liaza xúc tác. Enzim gập ở nhiéu vi khuẩn kj khí tiế t a x it focmic (họ E nterobacteriaceae) cũng như vi khuẩn quang dưỡng.