VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

Prof. Mg. E. Rodríguez

UNMSM Facultad de Ciencias Biológicas Curso de BIOQUIMICA

(Via de Fosfogluconato ó Vía Hexamonofosfato)

(ácidos grasos y esteroides)

FUNCIONES-*Vía alternativa degradativa de la glucosa para obtener ATP (exclusivo de bacterias. * -*Unica fuente de NADPH citoplasmatico (eucariotas) para biosíntesis de ácidos grasos, reducción glutation, biosíntesis de esteroides y reacciones de hidroxilación.-* Vía de síntesis de ribosa y desoxirribosa , para síntesis de His cuyo precursor PRPF que es un derivado de ribosa.- *Vía degradación ribosa y desoxirribosa que proceden de la digestión de ácidos nucleicos como el recambio metabólico de nucleótidos . –•*Vía conecta el metabolismo de hexosa con otros azúcares como xilulosa, arabinosa componentes de glucoproteinas.•-* Fuente de azúcar de 4 carbonos: eritrosa 4P precursor junto con PEP ´para la síntesis de aa aromáticos.

CARACTERISTICAS1-Reacciones citoplasma2- Enzimas solubles3- Fase oxidativa es irreversible, la fase no oxidativa es reversible bajo condiciones fisiológicas con excepción de fructuosa 1,6biPsa4- No todas las enzimas son exclusivas de la ruta (glucólisis, gluconeogénesis)

Via propuesta por Horecker 1954 (Tipo F: tejido adiposo) pero la primera evidencia en la decada de 30´s Otto Warburg quien descubrió al NADPH al estudiar la oxidación de la glucosa 6P en 6 fosfogluconato

Nicotiamida adenina dinucleótido fosfato, coenzima. Molécula altamente energética como lo hace el NADH. Pero, los electrones del NADPH están destinados para la biosíntesis reductora, a diferencia del destino de los electrones del NADH. Por lo tanto, en las transformaciones metabólicas de la vía de las pentosas fosfato, parte de la energía de la glucosa-6-fosfato es conservada en la molécula de NADPH, que es utilizada en reacciones que requieren un donador de electrones con un alto potencial de oxido-reducción. El NADPH por ejemplo, es utilizado como fuente de electrones para la biosíntesis de ácidos grasos y esteroides.

FASES: Oxidativa: glucosa 6P es oxidada con

participación de NADP+ y descarboxilada dando ribulosa 5fosfato

No Oxidativa:a) Isomerización o epimerización de la ribulosa 5

fosfato para convertirse en ribosa 5fosfato o en xilulosa 5fosfato.

b) La reconversión de 3 pentosas en 2 hexosas y una triosa : una ribosa 5P y dos xilulosas 5P se convierten en dos fructuosas 6P y un gliceraldehido 3P.

c) La conversión de triosas fosfato y las fructuosas fosfato en Glucosa 6P

FASE OXIDATIVA:

Ribulosa 5P, CO2; 2NADPH por cada glucosa 6P oxidada. Se da en 3 reacciones

1. Deshidrogenación de Glucosa 6P2. Hidrolisis de la 6 fosfogluconolactona3. Formación ribulosa 5P

ENZIMAS: 1- glucosa 6 fosfato deshidrogenasa, utiliza

NADP+ cosustrato y cataliza la oxidación aldólica de G6P.

2- Lactonasa que origina 6 fosfogluconato 3- 6 fosfogluconato deshidrogenasa usa

como cosustrato a NADP+

,

Ribosa 5P + CO2 + NADPH. Proceso unidireccional

INTERCONVERSION DE AZÜCARES DE 3,4,5 y 7 ÄTOMOS DE C

FASE NO OXIDATIVAIsomerización y Epimerización de Pentosas

Interconversión de azúcares de distinto Número de Carbonos

Enzimas: Transcetolasas : transferir grupo glicoaldehído entre azúcares. La reacción tiene 2 sustratos: azúcar dador y el receptor de grupo glicoaldehido y 2 productos.La transcetolasa tienen al PPT como coenzima.-el azucar dador de C debe ser una cetosa cuyo tercer C tenga configuración S y el aceptor debe ser aldosa.

-Los 2C que se transfieren son los 2 primeros de la cetosa y se transfiere como glicoaldehído

-Los 2 azúcares que participan como sustratos en la reacción deben estar fosforilados en su último C

-Los 2 productos son también aldosa y una cetosa

Transaldolasa :

Cataliza la transferencia de un grupo dihidroxiacetona (3 carbonos) entre azúcares. No utiliza a la PPT-El azúcar dador de 3 Carbonos tiene que ser una cetosa, con su C-3 en configuración S y el C4 en configuración R; el azúcar receptor debe ser una aldosa.-Los carbonos transferidos son los tres primeros de la cetosa y se transfieren como dihidroxiacetona.-Los azúcares participantes deben estar fosforilados en su´último C.-Los productos de reacción son una aldosa y una cetosa con las mismas características estructurales de los sustratos.

AldolasaCasos particulares de transaldolasas, ya que catalizan la condensación de la dihidroxiacetona libre con un aldosa para originar un único azúcar que es una cetosa. Los sustratos deben estar monofosforilados y el producto cetosa estará bifosforilada ( 1 y último carbono).Condensa dihidroxiacetona libre con aldosa y dar una cetosa

Rib

ulos

a 6P

Isom

eras

a

TIPO L DEL CICLO PENTOSAS FOSFATO

1971 Williams y col proponen variante del ciclo en higado de ratas y otros órganos y tumores ( no en tejido adiposo).

-La transcetolasa no interviene,

- Interviene una nueva enzima ribosas 5’ fosfato 2 epimerasa originando el intermediario arabinosa 5fosfato-Se evidencia una segunda nueva enzima Fosfotransferasa que transfiere el fosfato en C-1 de la octulosa 1-8bifosfato a la sedoheptulosa 7P.

-Además de la arabinosa 5P, se forman nuevos intermediarios, azúcares de 7 y 8 C sedoheptulosa 1,7 biP, octulosa 1,8 biP, octulosa 8P.

EL CICLO DE LAS PENTOSAS FOSFATO

Se trata de convertir G6P en ribulosa 5P y eso debe ocurrir 6 veces, por lo que se convierte 12 NADP+ en doce de NADPH + 12H+, la liberación de seis moléculas de CO2 y por último la formación de 6 moléculas de ribulosas 5P.

Las seis pentosas (ribulosa 5P) deben ser convertidos en cinco hexosas (glucosa 6P) más un Pi.

Cuando eso ocurre, se habrá consumido una molécula de glucosa 6P pues se recupera cinco de las seis que se usaron al principio.

RUTA TIENE CARACTER CÏCLICO

6 Glucosa 6P +12NADP+ -------- 5Glucosa 6P + 12NADPH+ + 12H+ + Pi + 6 CO2

Figura: formación de los intermediarios de la glucólisis por la vía de las pentosas

Regulación Ruta de las pentosasfosfato/glicolisis

Glucosa 6-fosfato puede ser metabolizada tanto en glicolisis como en la ruta de las pentosasfosfato. ¿Cómo se reparte su flujo hacia estas rutas?•necesidad de ATP: Glucosa 6-fosfato se canaliza hacia glicolisis•necesidad de NADPH o ribosa 5-fosfato: Glucosa 6-fosfato se dirige hacia ruta de las pentosas fostato.

Regulación Ruta de las pentosasfosfato/glicolisis

•La entrada de Glucosa 6-fosfato en la ruta de las pentosasfosfato esta controlada a nivel del primer paso: su oxidación a 6-fosfogluconolactona. •Controlado por dos factores:•El nivel de NADP+ disponible. A medida que el NADPH sea consumido por procesos biosinteticos, el aumento en los niveles de NADP+estimula la ruta de las pentosasfosfato para obtener más NADPH• NADPH es un inhibidor potente de Glucosa 6-P deshidrogenasa ya que compite con NADP+ por el mismo sitio de unión al enzima•Por otro lado, el control de la fase no oxidativa depende de la disponibilidad desustratos.

Regulación Ruta de las pentosasfosfato/glicolisis

•Podemos estudiar el metabolismo de la glucosa 6 fosfato en cuatro situaciones diferentes:1) Se necesita más Ribosa 5-fosfato que NADPH:-Células en división rápida que necesitan Ribosa 5-fosfato para síntesis de nucleótidos precursores de DNA.2) Se necesita tanto Ribosa 5-fosfato como NADPH3) Se necesita más NADPH que Ribosa 5-fosfato:-Tejido adiposo necesita niveles elevados de NADPH para síntesis de ácidos grasos4) Se necesita NADPH y ATP

1)Se necesita más Ribosa 5-fosfato que NADPH:•Células en división rápida que necesitan Ribosa 5-fosfato para síntesis de nucleótidos precursores de DNA.•Fase oxidativa: inactivada•Glucosa 6-P pasa a glicolisis formando Fructosa 6-fosfato y Gliceraldehido3-fosfato, que pasan a formar Ribosa -5-fosfato mediante fase no oxidativa. 5 Glucosa 6-fosfato + ATP 6 Ribosa 5-fosfato + ADP++ H+

2) Se necesita tanto Ribosa 5-fosfato como NADPH•Fase oxidativa: activada•Producción de Ribulosa5-fosfato que pasará a Ribosa 5-fosfato mediante fosfopentosaisomerasaGlucosa 6-fosfato + 2 NADP++ H2O Ribosa 5-fosfato + 2 NADPH + 2H++ CO2

3) Se necesita más NADPH que Ribosa 5-fosfato:•Tejido adiposo necesita niveles elevados de NADPH para síntesis de ácidos grasos•Fase oxidativa:activada•Fase no oxidativa produce Fructosa 6-fosfato y gliceraldehido3 fosfato que regeneran Glucosa 6-fosfato mediante reacciones de la gluconeogénesisGlucosa 6-fosfato + 12 NADP++ 7 H2O 6 CO2+ 12 NADPH + 12H++ Pi

4) Se necesita NADPH y ATP•Fase oxidativa activada•Fase no oxidativa produce Fructosa 6-fosfato y gliceraldehido3 fosfato que dan lugar a piruvato+ATPmediante reacciones de glicolisis. •Piruvato a su vez puede ser oxidado para generar más ATP3 Glucosa 6-fosfato + 6 NADP++ 5 NAD++ 5 Pi+ 8 ADP 5 Piruvato+ 3 CO2+ 6 NADPH + 5 NADH + 8 ATP + 2 H2O + 8H+

Conversión de Glucosa 6P en Acido glucurónico o glucuronato

3 oxo L gulonato L xilulosa D xilulosa xilulosa 5P ……Ruta Pentosa fosfato

NADPH aparte de ser utilizado para reacciones de biosíntesis juega un papel importante en la protección frente a especies reactivas de oxígeno (ROS): regeneración del glutation reducido para mantener el estado reducido normal de la célula. Implicaciones: niveles bajos de glucosa 6-fosfato implican mayor sensibilidad a estrés oxidativo. Eritrocitos: mayor importancia todavía dado que al carecer de mitocondrias la ruta de las pentosas fosfato es su única manera de mantener los niveles de poder reductor necesarios para mantener el grupo hemo de la hemoglobina en estado reducido.