Vía de las pentosas fosfato o del fosfogluconato Bioq. María Victoria Aguirre Prof. Titular Química Biológica II FaCENA- UNNE

Objetivos Conocer las principales etapas de la vía de las pentosas Identificar las conexiones con la vía glucolítica Interpretar su rol fisiológico en los diferentes tejidos, especialmente en el metabolismo eritrocitario

Definición La ruta de las pentosas fosfato (ruta del fosfogluconato) es una ruta alternativa para la degradación de la glucosa, cuya función principal es la de producir NADPH, la fuente de equivalentes de reducción para las biosíntesis, y la ribosa-5-fosfato (R5P), el precursor de los ácidos nucleicos, a partir de G6P.

Tejidos donde se produce: Los tejidos que sintetizan ácidos grasos y colesterol activamente (hígado, glándula mamaria, tejido adiposo, testículos y corteza adrenal) El eritrocito, para poder generar glutatión reducido, esencial para su estructura y viabilidad. Aproximadamente un 20-30% de la oxidación de la glucosa en hígado tiene lugar a través de esta vía. Otros tejidos no lo utilizan prácticamente como el músculo esquelético.

Compatimentalización celular: Las enzimas de la ruta se encuentran en el citosol, lugar donde están también las enzimas implicadas en la síntesis de los ácidos grasos.  

Características de la vía de las pentosas La vía de las hexosas monofosfato, vía de las pentosas fosfato, o vía del fosfogluconato, consiste de dos reacciones de oxidación irreversibles, seguidas de reacciones de interconversión, reversibles, entre azúcares-fosfato.  Desde el punto de vista energético, no se produce ni consume ATP en el ciclo.

La fase oxidativa FASE OXIDATIVA: genera por cada molécula de glucosa; 2 moléculas de NADPH, 1 de ribulosa-5-fosfato y una molécula de CO2. Consta de 3 reacciones. REACCION 1 La fase oxidativa

Reacción 2

Reacción 3:

Fase no oxidativa Incluye la interconversión de azúcares de tres, cuatro, cinco y siete átomos de Carbono. Las enzimas de la vía son: - fosfopentosa isomerasa - la fosfopentosa epímerasa - la transcetolasa (su coenzima es la tiamina pirofosfato, un derivado de la tiamina) y - la transaldolasa.

Esquema resumido de las interconversiones

El proceso general se puede representar por 3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O  6 NADPH + 6 H+ + 3CO2 + 2 F6P + G3P Aunque el proceso se puede dividir en tres etapas: 1. Reacciones oxidativas que proporcionan NADPH y Ru5P (ribulosa-5-fosfato) 3 G6P + 6 NADP+ + 3 H2O---6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2 + 3 Ru5P 2. Isomerización y epimerización, que transforman la Ru5P en R5P (ribosa-5-fosfato) o en Xu5P (xilulosa-5-fosfato) 3 Ru5P ---- R5P + 2 Xu5P 3. Una serie de reacciones que convierten dos Xu5P y un R5P en dos moléculas de F6P y una de G3P (gliceraldehido-3-fosfato) R5P + 2 Xu5P ----« 2 F6P + G3P Estas dos últimas son reversibles y por lo tanto los productos varían según las necesidades de la célula.

Características Estas reacciones permiten que la ribulosa 5-fosfato (producida en la parte oxidativa de la vía) pueda ser convertida en ribosa 5-fosfato, necesaria para la síntesis de nucleótidos; o bien intermediarios de la glucolisis, como la fructosa-6P y el gliceraldehído 3 P. Por tanto, la vía de las pentosas fosfato no es un ciclo aislado y repetitivo, está integrada a la glucólisis. La parte no oxidativa de la vía de las penosas fosfato está controlada principalmente por el aporte de intermediarios. La única coenzima necesaria en esta parte de la vía es la tiamina pirofosfato en la reacción de la transcetolasa

Conversión de pentosas fosfato a intermediarios de la glucólisis.   Muchas células que llevan a cabo reacciones reductoras que tienen mayor necesidad por NADP que por ribosa 5-fosfato. En estos casos, la transcetolasa y transaldolasa convierten la ribosa 5-fosfato producida como producto final de la reacción oxidativa en gliceraldehído 3-fosfato y fructosa 6-fosfato, que son intermediarios de la glucólisis. 

BQCA ROSANA PATRICIA SOTO

Via de las pentosas fosfato: Modalidades 1. Se requiere tanto NADPH como ribosa-5-P 2. Se requiere más ribosa-5-P 3. Se requiere mucho más NADPH que Ribosa 5P 4. Se requiere ATP y NADPH pero no Ribosa5P.

Tanto NADPH como R5P se necesitan en la célula: En este caso predominan las cuatro reacciones primeras de la ruta de las pentosas fosfato. G6P + 2 NADP+ + H2O R5P + CO2 + 2 NADPH + 2H+

Se necesita más R5P que NADPH. Se puede sintetizar R5P sin producir NADPH si las reacciones primeras de la ruta de las pentosas fosfato no se producen. Las reacciones no oxidativas pueden proveer de ribosa 5-fosfato a partir de fructosa-6-fosfato en ausencia de los pasos oxidativos En este caso, es el F6P y la G3P, pero no el G6P, los que se utilizan (provenientes de la glicolisis), y mediante las enzimas transcetolasa y transaldolasa son convertidos en R5P.

Se necesita más NADPH que R5P. Esto se puede realizar si la G6P entra en la ruta de las pentosas fosfato para producir NADPH y el R5P producido se recicla a F6P y G3P que puede formar G6P mediante la gluconeogénesis. 6 G6P + 12 NADP+ + 6 H2O  5 G6P + 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + Pi (Notar que se han formado 6 de CO2 a partir de un G6P neto)

Se necesita ATP y NADPH pero no R5P. Esto se puede realizar si la G6P entra en la ruta de las pentosas fosfato para producir NADPH y el R5P producido se recicla a F6P y G3P que van a la glucolisis para generar ATP formando Piruvato que a su vez podría generar más ATP posteriormente mediante el ciclo de Krebs 3 G6P + 5 NAD+ + 6 NADP+ + 8 ADP + 5 Pi5 Pyr + 3 CO2 + 5 NADH + 6 NADPH + 8ATP + 2 H2O + 8 H+

Metabolismo de glúcidos en hematíes Glucólisis anaeróbica (vía de Embden Meyerhof)  2 ATP/glucosa Desvío de Rapoport Luebering  2,3 DPG (10-20% de la Glucosa) Reacción de la Hb reductasa acción de la metahemoglobina reductasa con NADH Vía de las pentosas NADPH  glutatión reducido (10% de la Glucosa)

Vía de las pentosas en eritrocitos: generación del glutatión reducido

Uso del NADPH GSSG + NADPH ’GSH + NADP+ La oxidación de los grupos tioles e precipitación de la Hb e cuerpos de Heinz e daño de la membrana e hemólisis

Conclusiones La vía de las pentosas es una vía catabólica oxidativa de la Glucosa alternativa no obligatoria (no se produce en todos los tejidos) No rinde directamente ATP Se produce en tejidos que requieren fuerza reductora de NADPH para biosíntesis de ácidos grasos , esteroides o glutatión reducido Se produce en tejidos donde se necesita Ribosa 5P para la síntesis de ác. nucleicos o CoA. Se conecta con la glucólisis a través de G3P y F6P