Warum wird der Hexosemonophosphat-Shunt als direkter oxidativer Weg bezeichnet?

Diese Antwort basiert auf einem autobiografischen Bericht aus dem Jahr 2002 über die Arbeit von Bernard L. Horecker mit dem Titel The Pentose Phosphate Pathway . Hier bezieht er sich auf den „direkten oxidativen Weg“, erklärt dies aber nicht eindeutig, daher werde ich meine Interpretation zusammenfassen und dann in Form von Zitaten belegen.

Zusammenfassung meiner Interpretation von Horeckers Bericht

Als in den späten 1930er und den 1940er Jahren das, was ich anfangs als Hexosemonophosphat-Shunt (HMS) bezeichnen möchte, aufgeklärt wurde, dachte man, dass sein Hauptzweck derselbe sei wie der, der für die aerobe Glykolyse vorgesehen war – Glukose zu oxidieren, um Energie bereitzustellen – und war lediglich eine alternative Möglichkeit, dies zu tun. Der Begriff "direkter oxidativer Weg" wurde verwendet, um ihn vom glykolytischen Weg (damals als Embden-Meyerhof-Parnas-Weg bezeichnet) zu unterscheiden, vermutlich weil sechs Zyklen der oxidativen Phase e ein Molekül Glucose-6-phosphat vollständig zu oxidieren konnten Kohlendioxid, während die Glykolyse es nur zu Pyruvat oxidierte. Vermutlich wurde dies als „indirekte Oxidation“ angesehen, da die vollständige Oxidation den weiteren Metabolismus von Pyruvat über den Tricarbonsäurezyklus erforderte.

Der Begriff „direkter oxidativer Weg“ wurde nicht mehr verwendet, da erkannt wurde, dass die Hauptfunktionen des Wegs darin bestanden, Pentosen für die Nukleinsäuresynthese und NADPH für die Synthese von Fettsäuren, Steroiden und die Reduktion von oxidiertem Glutathion bereitzustellen. Aus diesem Grund änderte sich auch der am häufigsten verwendete Name für den Weg zu Pentosephosphatweg, wodurch die Betonung auf eines der Produkte verlagert wurde.

Zitate von Horecker

…Haas kam 1939 aus Warburgs Labor. Haas bat mich, ihn bei der Suche nach einem Enzym zu begleiten, das die Reduktion von Cytochrom c durch reduziertes TPN (jetzt NADP) katalysieren würde. Diese Reaktion galt als das fehlende Glied in der Elektronentransportkette vom Substrat zum Sauerstoff und markierte den Beginn meines Interesses an dem, was damals als direkter oxidativer Weg für den Kohlenhydratstoffwechsel galt, heute aber als Pentosephosphat bekannt ist Weg …

…Diese Beobachtungen führten zu der Hypothese, dass der oxidative Weg tatsächlich ein zyklischer Mechanismus für die direkte Oxidation von Kohlenhydraten ist. Bei jeder Umdrehung des Zyklus würde ein Molekül Kohlendioxid produziert, und die gebildeten Pentosephosphate würden zurück zu Hexosephosphaten metabolisiert, um einen weiteren Zyklus zu beginnen. Sechs Umdrehungen des Zyklus würden zur vollständigen Oxidation eines Glucosemoleküls führen …

… Die Funktion(en) des neuen Wegs stellte sich jedoch als ganz anders heraus als der Weg für die direkte Oxidation von Kohlenhydraten, den wir erwartet hatten. Es bietet zwei Mechanismen für die Produktion von Ribose-5-Phosphat. Einer ist der „oxidative Zweig“ des Weges, der auch 2 Äq. TPNH (NADPH) erzeugt. Ribose-5-phosphat kann auch direkt aus Hexose- und Triosephosphaten durch nicht-oxidative Umlagerungen gebildet werden, die durch Transketolase und Transaldolase katalysiert werden. Wo große Mengen an NADPH benötigt werden, wie bei der Synthese von Fettsäuren oder Sterolen, würden die überschüssigen produzierten Pentosephosphate zu Hexosemonophosphaten zurückgeführt.

[Meine Betonung]

Ngrams von Google Books zur Verwendung von Begriffen

Zusatz von$O_2$oder Entfernung von H bedeutet Oxidation. In diesem Prozess wird H aus Zucker entfernt, zu NADP hinzugefügt und C wird zu oxidiert$CO_2$. Daher ist es eine Oxidationsreaktion.

Der HMP-Weg wird zur Produktion von NADPH verwendet. Der Prozess oxidiert direkt Glukose zu$CO_2$und$H_2O$. Es erfordert keinen TCA-Zyklus oder ETC. Daher wird es als direkter oxidativer Weg bezeichnet.

Die Glykolyse hingegen erzeugt keine$CO_2$und$H_2O$.Daher ist es indirekt, da es TCA und ETC für eine vollständige Oxidation benötigt.

Quelle: Biochemistry U. Satyanarayan Ausgabe: 2013 S.: 244 und 245 (in Klammern auf S. 245 geschrieben)