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• Isismar Villamizar

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Tema 13: Ruta Pentosa-Fosfato La ruta predominante del catabolismo de la glucosa es la glucólisis. La ruta de las pentosas fosfato: Es una vía alternativa del catabolismo de la glucosa. Conocida también como vía del fosfogluconato. En esta ruta la glucosa se oxida, y se obtiene energía pero NO en forma de ATP, tampoco hay consumo de energía. Esta ruta se realiza en el citoplasma. Es la fuente principal de NADPH (nicotinamín adenín dinucleótido fosfato reducido) citoplasmático en células Eucarióticas. Características: -

Tiene lugar en el citoplasma. Consiste en reacciones de oxidación irreversibles e interconversiones reversibles. Más complejo que la glucolisis. No se produce en el musculo esquelético.

Las finalidades de esta ruta son: 1.

2.

Obtener el poder reductor en el citoplasma, en forma de NADPH + H+, indispensable para reacciones anabólicas, además es un antioxidante muy potente en algunas células (Ejemplo los eritrocitos). Proporcionar pentosas (Ribosa) a las células, necesaria para la síntesis de nucleótidos (base de los ácidos nucleicos) y gran cantidad de cofactores enzimáticos (coenzimas). Se divide en dos fases:

 

Fase Oxidativa: Donde se produce NADPH + H+. Fase NO oxidativa: Donde se producen diversos monosacáridos, siendo uno de los más importantes las Pentosas (Ribosa). Fase Oxidativa:

1er Paso: se oxida la Glucosa-6-fosfato a Ribulosa-5-fosfato y CO2, con reducción del NADP+ a NADPH. Por cada mol de Glucosa 6-fosfato se produce: o o o

Dos moles de NADPH + H+. Uno de CO2. Uno de Ribulosa-5-fosfato. Consta de tres reacciones:

 Una molécula de glucosa-6-fosfato sufre una oxidación (Redox) mediante la glucosa-6 Fosfato deshidrogenasa, originando 6-fosfogluconolactona.  La 6-fosfogluconolactona ocurre una reacción de hidrolisis mediante la Lactonasa dando como resultado 6-fosfogluconato  El 6-fosfogluconato sufre una descarboxilación oxidativa por la 6-fosfogluconato deshidrogenasa originando RIBULOSA-5- FOSFATO. Estas reacciones son IRREVERSIBLES.

En esta fase se genera el poder reductor formándose DOS moléculas de NADHP + H+, una en el primer paso y la otra en el último catalizado por la enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa.

La Ribulosa 5-fosfato (producida en la fase oxidativa) pueda ser convertida en: 1. 2.

Ribosa 5-fosfato, necesaria para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos o En intermediarios de la glicólisis, como la: fructosa-6-fosfato y el Gliceraldehído 3fosfato.

La vía de las pentosas-fosfato NO es un ciclo aislado y repetitivo, está integrado a la glicólisis. Fase No Oxidativa: 2do Paso: parte de la Ribulosa-5-fosfato se convierte en otros azúcares de cinco carbonos, incluyendo la Ribosa-5-fosfato. Consiste en una serie de reorganizaciones moleculares entre distintos monosacáridos caracterizado por la transferencia de fragmentos de dos o tres átomos de carbono de un monosacárido a otro. En esta fase participan enzimas como Isomerasas, Epimerasas y otras enzimas que son las encargadas de transferir los segmentos de carbono como las Transcetolasas y las Transaldolasas. El monosacárido que siempre cede el fragmento es una cetosa y el aceptor es una aldosa.

La Transaldolasas: Son enzimas que en una reacción reversible transfiere segmentos de tres carbonos de una cetosa a una aldosa.

La Transcetolasas: Son enzimas que en una reacción reversible transfieren segmentos de dos carbonos de una cetosa a una aldosa

3er Paso: Se convierten 3 moléculas de Pentosas (5C) en: 2 Hexosas y 1 Triosa  Las enzimas Transaldolasas y la Transcetolasas: Establecen comunicación entre la Ruta Pentosas-fosfato y la glicólisis.  La Transcetolasa: Son enzimas que en una reacción reversible transfieren segmentos de dos carbonos de una cetosa a una aldosa dando origen a dos intermediarios de la glicólisis: la Fructosa 6-fosfato (6C) y el Gliceraldehído 3fosfato (3C).  La Xilulosa-5-fosfato (5C) reacciona con Ribosa-5-fosfato (5C), la enzima transcetolasa transfiere un segmento de 2 carbonos generando gliceraldehido-3fosfato y sedoheptulosa-7-fosfato (7C), la enzima necesita pirofosfato de tiamina como coenzima.

 La Transaldolasa: Son enzimas que en una reacción reversible transfiere segmentos de tres carbonos de una cetosa a una aldosa.  Al conectar la ruta pentosa-fosfato con la glicólisis, la Sedoheptulosa 7-fosfato (7C) y el Gliceraldehído 3-fosfato (3C) se convierten en: Eritrosa 4-fosfato (4C) y Fructosa 6-fosfato (6C).  La Transaldolasa transfiere una unidad de 3 C al Gliceraldehido-3-fosfato (3C), para formar: Eritrosa-4-fosfato (4C) y Fructosa-6-fosfato (6C).

En el proceso final de la secuencia de reacciones, la transcetolasa actúa sobre otra molécula de Xilulosa-5-fosfato, transfiriendo un fragmento de 2 C a la Eritrosa-4-fosfato y formándose: Gliceraldehido-3-fosfato (3C) y Fructosa-6-fosfato (6C). La diferencia entre NAD+ y NADP+, es que las enzimas asociadas al par NAD+/NADH cumplen función principal de oxidar sustratos, mientras que las enzimas que actúan en una dirección reductora utilizan el par NADP+/NADPH. El NADPH se utiliza en la biosíntesis (reductora) de ácidos grasos. Los tejidos ricos en ácidos grasos (adiposo, glándulas mamarias, glándulas suprarrenales y el hígado), contienen alto contenido de enzimas de la ruta pentosafosfato. Ajuste de la ruta de las pentosas fosfato a los requerimientos celulares: 1. 2.

3.

Si la necesidad principal de la célula es la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos, el principal producto será la ribosa-5-fosfato, sin producirse la fase no oxidativa. Si la necesidad principal de la célula es producir NADPH (para síntesis de ácidos grasos, esteroides) la fase no oxidativa puede “reconvertirse” con facilidad en glucosa-6-fosfato, para comenzar la fase oxidativa y generar NADPH. Por último, en células con necesidades moderadas de NADPH y Ribosa-5-fosfato, pueden catabolizar el Gliceraldehido-3-fosfato y Fructosa-6-fosfato a través de la glicólisis y posteriormente el ciclo de Krebs, permitiendo que NO se acumule NADPH, ni pentosas fosfato. Ruta de las pentosas fosfato y los Eritrocitos (Glóbulos rojos): Fallos en la enzima Glucosa-6- fosfato deshidrogenasa:

   

Provoca carencias de NADPH en los eritrocitos provocando fragilidad en la membrana plasmática y disminución de la vida del eritrocito ocasionando: ANEMIA HEMOLÍTICA.

* Enzima Glutatión reductasa GLUTATIÓN OXIDADO

* NADPH

GLUTATIÓN REDUCIDO Enzima glutatión peroxidasa

Reduce el peróxido de hidrógeno (H2O2) La Enzima glutatión reductasa es dependiente del NADPH y cataliza la reducción del glutatión oxidado a glutatión reducido, luego este glutatión reducido será utilizado por la enzima glutatión peroxidasa para la reducción del peróxido de hidrógeno (H2O2), los cuales son elementos tóxicos para las células. La vía predominante del metabolismo de los carbohidratos en el glóbulo rojo es la glicólisis. La vía de las Pentosas Fosfato suministra a los glóbulos rojos NADPH para mantener el glutatión reducido. El NO poder mantener el glutatión reducido en los glóbulos rojos por falta de producción del NADPH, debido a fallo de la enzima Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, se produce una acumulación de los peróxidos (H2O2), que da lugar a un debilitamiento de la membrana plasmática que provoca hemólisis (destrucción de los glóbulos rojos). La acumulación de H2O2 también lleva a oxidación de la hemoglobina a metahemoglobina que también debilita la membrana plasmática. La vía de las Pentosas fosfato en los eritrocitos es la única vía para que estas células produzcan NADPH. Cualquier defecto en la producción de NADPH podría, por lo tanto, tener efectos profundos en la supervivencia del eritrocito. Conclusión: La ruta de las pentosas-fosfato se divide en 2 fases, con 4 pasos claves. 1.

Fase Oxidativa:  En el paso 1: Se oxida la Glucosa-6-fosfato a Ribulosa-5fosfato y CO2, con reducción del NADP+ a NADPH. 2. Fase No Oxidativa:  En el paso 2: Parte de la Ribulosa-5-fosfato se convierte en otros azúcares de 5 C, incluyendo la Ribosa-5-fosfato.  En el paso 3: Se convierten 3 moléculas de carbohidratos de 5 C en 2 carbohidratos de 6 C y 1 carbohidrato de 3 C.  En el paso 4: Algunos de estos carbohidratos se convierten en Glucosa-6-fosfato y el ciclo puede repetirse.