background image

 

Hexose MonoPhosphate (HMP) shunt pathway 

It  is  also  known  as  "pentose  phosphate  pathway-PPP"  because  the 
reactions involve formation of pentose phosphates. It

 occurs in the cytosol 

of the cell. 

Instead of glucose going through the glycolytic pathway, it is 

shunted through this pathway; so it is known as the shunt pathway. Since 
the first carbon atom of glucose is liberated as CO2, it is called the direct 
oxidative  pathway  of  glucose  metabolism.  About  10%  of  glucose 
molecules per day are entering in this pathway. The major purpose of this 
pathway  is  generation  of  NADPH  and  pentose  phosphates.

  No  ATP  is 

directly consumed or produced in this pathway.

 

Overview of the Shunt Pathway 

The HMP shunt pathway 

consists of two

 phases; oxidative and non-

oxidative.  

 

During  the  oxidative  phase,  glucose-6-phosphate  is  oxidized  with 
the  generation  of  2  molecules  of  NADPH,  and  one  molecule  of 
pentose phosphate, with the liberation of one molecule of CO

2

.

 

- Overall equation of 1st phase is: 

Glucose 6-phosphate+2 NADP

+

+H

2

O

ribose 5-phosphate+CO

2

+2NADPH +2 H

+

 

 

 


background image

 

 

During the non-oxidative phase, the pentose phosphate is converted 
to intermediates of glycolysis.

 

 

Regulation of HMP Shunt Pathway 

The  first  reaction  of  HMP  Shunt  catalyzed  by  NADP+  dependent 
Glucose-6-phosphate dehydrogenase (GPD).This is the rate-limiting step, 
Regulation is affected by this enzyme. The pathway is mainly regulated 
by  the  level  of  NADP+.  GPD  is  inhibited  by  NADPH.  The  oxidative 
phase  is  therefore  controlled  by  the  level  of  NADP+  and  non-oxidative 
phase  by  the  requirement  of  pentoses.  Insulin  will  induce  GPD 
and therefore will increase the overall pathway. 

Use and Importance of HMP Shunt Pathway

  

The  hexose  monophosphate  pathway  is  used  for  production  of  NADPH 
from  NADP.  The  NADPH  is  required  for  biosynthetic  reactions

 

that 

require reducing power such as fatty acid synthesis, cholesterol synthesis, 
drug  reduction,  and  as  a  cofactor  for  some  non-synthetic  enzymatic 
reactions.  In  addition,  HMP  is  used  for  the  production  of  ribose  for 
nucleotide  and  nucleic  acid  synthesis.  The  hexose  monophosphate 
pathway also allows the entry of some carbohydrates into the glycolytic 


background image

 

pathway,  and  therefore  acts  as  a  connection  route  between  different 
pathways.  NADPH  plays  two  critical  roles  in  red  blood  cells,  both  of 
these roles are related to the oxygen-transport function of the red blood 
cell. The first role is related to glutathione: erythrocytes require NADPH 
to maintain their levels of reduced glutathione. Oxygen is toxic without 
reduced  glutathione  (Peroxides  that  spontaneously  formed  from 
molecular  oxygen  would  oxidize  the  lipid  components  of  the  red  blood 
cell membranes, oxidized membranes are significantly less flexible than 
normal membranes, and result in damage to the red blood cells when the 
cells attempt to transit capillaries. In addition, peroxides tend to damage 
hemoglobin, resulting in precipitation of the protein. Insoluble aggregates 
of  hemoglobin  have  severely  impaired  oxygen  carrying  capacity.  Two 
enzymes  are  required  to  deal  with  the  peroxides.  First;  Glutathione 
peroxidase uses reduced glutathione to convert the peroxide to an alcohol. 
Second  Glutathione  reductase  uses  NADPH  to  regenerate  the  reduced 
glutathione). 
The  second  role  of  NADPH  in  red  blood  cells is  related  to  hemoglobin 
(Oxygen  tends  to  oxidize  the  hemoglobin  iron  from  Fe  +2  to  the  more 
stable Fe +3 state resulting in methemoglobin. This is a problem: the Fe 
+3  state  of  heme  iron  binds  oxygen  very  poorly  which  disturb  RBCs 
function.  NADPH  is  used  to  supply  reducing  equivalents  to 
methemoglobin reductase, the enzyme that returns the hemoglobin to the 
Fe +2oxidation state. 

Clinical Significance of Shunt Pathway

 

G6PD Deficiency

 

Glucose  6-phosphate  dehydrogenase  (G6PD)  deficiency  is  an  inherited 
X-linked  disease  characterized  by  hemolytic  anemia  caused  by  the 
inability to detoxify oxidizing agents. The deficiency is manifested only 
when  exposed  to  certain  drugs  or  toxins.  In  G6PD  deficient  cells,  the 
level of NADPH is low; hence further production of peroxides will lead 
to cell lysis

.

 

In some forms of G6PD deficiency, persons are particularly 

susceptible to the hemolytic effect of the fava bean, this condition called 
(favism).

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 398 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل