Ruta de la pentosa fosfat
La ruta de la pentosa fosfat, també coneguda com a llançadora o shunt de la pentosa fosfat, és una ruta metabòlica estretament relacionada en la glucólisis, durant la qual s'utilisa la glucosa per a generar ribosa, que és necessària per a la biosíntesis de nucleòtits i àcits nucleicos. Ademés, també s'obté poder reductor en forma de NADPH que s'utilisarà com coenzima d'enzimas pròpies del metabolisme anabòlic.
D'esta manera, este procés metabòlic, el qual és regulat per insulina, té una doble funció, ya que la glucosa s'usa per a formar NADPH, mentres que també es pot transformar en atres components del metabolisme, especialment pentosas, utilisades per a la síntesis de nucleòtits i de àcit nucleicos. Aixina, es forma un pont entre rutes anabòliques i catabólicas de la glucosa.[1]
La ruta de la pentosa fosfat té lloc en el citosol, i pot dividir-se en dos fases:
- Fase oxidativa: es genera NADPH.
- Fase no oxidativa: se sintetisen pentosa-fosfat i atres monosacàrits-fosfat.
Fase oxidativa
Durant fase oxidativa, a partir de glucosa-6-fosfat obtinguda per mig de la fosforilación de la glucosa lliure, s'obté NADPH i finalment es forma la pentosa ribulosa-5-fosfat, motiu pel qual este procés metabòlic es denomina “la ruta de la pentosa fosfat”.
La primera reacció és l'oxidació de la glucosa-6-fosfat, portada a terme per l'enzima glucosa-6-fosfat deshidrogenasa. En este primer pas es deshidrogena el grup C1 per a donar un grup carboxilo, el qual, junt al C5, forma una lactona, és dir, un éster intramolecular. És ací a on es lliberen dos hidrogens dels quals es transferix un protó (H+) i dos electrons (i-) (hidridión) al NADP+ que actua com acceptor d'electrons reduint-se fins a formar la primera molècula de NADPH; el protó sobrer queda lliure en el mig.
Acte seguit, es produïx l'hidrólisis de la lactona gràcies a l'actuació de la lactonasa, en lo que s'obté l'àcit lliure 6-fosfogluconato. Seguidament, este últim es transforma en ribulosa-5-fosfat per acció de la 6-fosfogluconato deshidrogenasa. Ací s'obté la segona molècula de NADPH, ademés de la lliberació d'una molècula de CO2 per la descarboxilación oxidativa de l'àcit lliure.
Finalment, l'enzima pentosa-5-fosfat isomerasa, per mig d'un intermediari endiol, isomeriza la ribulosa-5-fosfat i la convertix en ribosa-5-fosfat, gràcies a la transformació del grup cetosa en aldosa. Esta última reacció prepara un component central de la síntesis de nucleòtits per a la biosíntesis de RNA, DNA i cofactores de nucleòtits. Al mateix temps, porta a terme la transició cap a la fase no oxidativa de la ruta metabòlica de la pentosa fosfat.
D'esta manera s'acaba obtenint dos molècules de NADPH que, ademés del seu us en la biosíntesis reductiva, també és responsable del manteniment d'un mig reductor en la cèlula. Açò pot vore's si hi ha un dèficit de glucosa-6-fosfat deshidrogenasa, produït per un defecte en un gen que es troba en el cromosoma X, podent afectar en major proporció als varons.
Els glòbuls rojos de la sanc necessiten grans cantitats de NADPH per a la reducció de l'hemoglobina oxidada i per a poder regenerar el glutatión reduït, un antioxidant que presenta importants funcions com l'eliminació de peròxit i la reducció de ferrihemoglobina (Fe3+). Estes necessitats es veuen cobertes gràcies a la ruta de la pentosa fosfat en l'intermediari de reducció NADPH. No obstant, si existix este defecte genètic, per l'ingesta d'algun determinat medicament, com el antimalárico primaquina, o alguns vegetals, com per eixemple les faves, els eritrocits es distribuïxen en un lloc de debilitat, podent desenvolver en una greu anèmia hemolítica. Esta mutació genètica podria aumentar la producció de peròxit i en això també hi hauria l'oxidació dels lípits de membrana, junt a l'acceleració de la degradació dels eritrocits. D'esta manera, es pot observar com la ruta de la pentosa fosfat és l'única via metabòlica per la qual estes cèlules poden produir NADPH.
A pesar de tot, els afectats per este problema congènit es veuen altament favorits en un aspecte. Estos solen viure en zones tropicals, ya que són millors protectors contra infeccions de malaria. Açò pot vore's explicat per la necessitat immediata dels plasmodi cap a un mig reduït per al seu metabolisme, ya que els paràsits resistixen molt manco l'estrés oxidativo respecte a les seues cèlules hoste.
Totes les reaccions d'esta primera part del procés metabòlic es veuen resumides en la següent taula:
| Reactius | Productes | Enzima | Descripció |
| Glucosa-6-fosfat + NADP+ | → 6-fosfogluconolactona + NADPH | Glucosa-6-fosfat deshidrogenasa | Deshidrogenació. El grup hidròxil localisat en el C1 de la glucosa-6-fosfat és convertit en un grup carbonilo, generant una lactona i una molècula de NADPH durant el procés. |
| 6-fosfogluconolactona + H2O | → 6-fosfogluconato + H+ | 6-Fosfoglucolactonasa | Hidrólisis |
| 6-fosfogluconato + NADP+ | → Ribulosa-5-fosfat + NADPH + CO2 | 6-Fosfoglucanato deshidrogenasa | Descarboxilación. El NADP+ és l'acceptor d'electrons, generant una atra molècula de NADPH, un CO2 i Ribulosa-5-fosfat. |
La reacció general d'esta primera fase és:
- Glucosa-6-fosfat + 2 NADP+ + H2O → Ribulosa-5-fosfat + 2 NADPH + 2 H+ + CO2
Aixina, es pot vore com el NADPH és usat en la síntesis d'àcit grassos i colesterol, reaccions d'hidroxilación de neurotransmissors, detoxificació de peròxit d'hidrogen, aixina com en el manteniment del glutatión en la seua forma reduïda.
Fase no oxidativa
En este segon procés es troben una complexa seqüència de reaccions que permeten canviar els sucres C3, C4, C5, C6 i C7 de les pentosa per a poder formar finalment gliceraldehído-3-fosfat i fructosa-6-fosfat, els quals podran seguir directament en la glucólisis.
Esta fase comporta toda una serie de reaccions reversibles, el sentit de les quals depén de la disponibilitat del substrat. Aixina mateix, l'isomerisació de ribulosa-5-fosfat a ribosa-5-fosfat és també reversible. Açò nos permet poder eliminar l'excedent de ribosa-5-fosfat per a acabar transformant-ho en productes intermediaris de la glucólisis.
La primera reacció portada a terme és la epimerisació, regulada per mig de l'enzima pentosa-5-fosfat epimerasa, que convertirà la ribulosa-5-fosfat, producte de la fase oxidativa, en xilulosa-5-fosfat, generant aixina el substrat necessari per a la següent reacció controlada per la transcetolasa, la qual actua junt a la coenzima pirofosfato de tiamina (TPP). Esta convertirà la xilulosa-5-fosfat en ribosa-5-fosfat i, per mig de la transferència d'una unitat de C2 de la cetosa a la aldosa, es produirà gliceraldehído-3-fosfat i sedoheptulosa-7-fosfat.
Succeït açò, la transaldolasa, en l'ajuda d'un restant lisina en el seu centre actiu, transferix una unitat C3 de la sedoheptulosa-7-fosfat a gliceraldehído-3-fosfat, en lo que es formaran la tetrosa eritrosa-4-fosfat, ademés d'un dels primers productes finals: la hexosa fructosa-6-fosfat, la qual es dirigirà cap a la glucólisis.
Acte seguit, l'enzima transcetolasa torna a transferir una unitat C2, des de la xilulosa-5-fosfat a eritrosa-4-fosfat, conseguint aixina formar una atra molècula de fructosa-6-fosfat i un gliceraldehído-3-fosfat, abdós intermediaris de la glucólisis. D'esta manera, es tanca la fase no oxidativa d'esta ruta metabòlica.[2]
Esta fase de la ruta conectarà els processos metabòlics que generen NADPH en els que originen NADH/ATP. Per una atra part, el gliceraldehído-3-fosfat i la fructosa-6-fosfat poden intervindre, en lloc d'en el glucólisis, en la gluconeogénesis per a formar una nova síntesis de glucosa.
Totes les reaccions d'esta segona part del procés metabòlic es veuen resumides en la següent taula:
| Reactius | Productes | Enzima |
| Ribulosa-5-fosfat | → Ribosa-5-fosfat | Ribulosa-5-fosfat Isomerasa |
| Ribulosa-5-fosfat | → Xilulosa-5-fosfat | Ribulosa-5-fosfat 3-Epimerasa |
| Xilulosa-5-fosfat + Ribosa-5-fosfat | → Gliceraldehído-3-fosfat + Sedoheptulosa-7-fosfat | Transcetolasa |
| Sedoheptulosa-7-fosfat + Gliceraldehído-3-fosfat | → Eritrosa-4-fosfat + Fructosa-6-fosfat | Transaldolasa |
| Xilulosa-5-fosfat + Eritrosa-4-fosfat | → Gliceraldehído-3-fosfat + Fructosa-6-fosfat | Transcetolasa |
Referències
- ↑ Kruger NJ, von Schaewen A(juny de 2003).«The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation».Curr. Opin. Plant Biol..6(3): 236–46.
- ↑ The pentose phosphate pathway
- Archivat el 13 de març de 2006 archivat en Wayback Machine. Biochemistry, Stryer, L. 4th edition
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ruta de la pentosa fosfato» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.