Madame Lelica

Imagem: “oxidativer Teil des Pentosephosphatweges” por Yikrazuul. Licença: Domínio Público

definição

a via do fosfato de pentose pode ser referida como o ciclo do fosfato de pentose, via fosfogluconato, ciclo do monofosfato de hexose, ou shunt de Warburg-Dickens-Horecker., Todos eles significam a mesma coisa: o fornecimento de NADPH e pentoses que podem ser usados em outras vias bioquímicas.

NADPH é encontrado principalmente em tecidos nos quais os processos biossintéticos são importantes, o que significa que nesses tecidos, a via do fosfato de pentose é necessária para gerar NADPH através da redução da glicose. Exemplos são hepatócitos e adipócitos, que sintetizam ácidos gordos, ou os ovários, testículos e córtex adrenal, que sintetizam esteróides.,para além da síntese de ácidos gordos, o NADPH é também necessário para a biossíntese do colesterol, neurotransmissores e nucleótidos através do fosforibosil-pirofosfato (PRPP). Além disso, as redutases dependentes do NADPH estão envolvidas na desintoxicação tecidular e são ainda utilizadas na redução da glutationa nos eritrócitos. A via do fosfato de pentose pode ser dividida em duas fases distintas: uma primeira fase oxidativa e uma segunda fase não oxidativa (redutiva). Ambos os processos ocorrem exclusivamente no citoplasma.,

Fase oxidativa

na primeira fase oxidativa da Via do fosfato de pentose, a glucose é oxidada para gerar 2 moléculas de NADPH. Este passo é essencialmente irreversível e o passo de compromisso, já que as reações são fortemente exergônicas.

Imagem: ‘Fase oxidativa’ por Yikrazuul. Licença: Domínio Público

primeira reacção

o metabolito inicial da Via do fosfato de pentose é a glucose-6-fosfato, 2 NADP+ e H2O., A fase oxidativa começa com desidrogenação no átomo C1 de glucose-6-fosfato, uma reacção catalisada pela glucose-6-fosfato desidrogenase (G6PD). O produto de reação é 6-fosfogluconolactona. Inversamente, o NADP+ é reduzido ao NADPH durante este processo.

segunda reacção

6-fosfogluconolactona é hidrolisado a 6-fosfogluconato por uma enzima específica chamada lactonase.,

terceira reacção

a descarboxilação oxidativa de 6-fosfogluconato por gluconato-6 – fosfato desidrogenase produz 3-ceto-6-fosfogluconato, que é convertido em ribulose-5-fosfato, um substrato para reacções não oxidativas, e NADPH.

Fase não oxidativa

esta segunda fase não oxidativa é reversível e redutiva. Produz pentoses usadas na síntese de nucleótidos e catalisa a interconversão de açúcares 3, 4, 5, 6 e 7-carbono. Isto, por sua vez, pode resultar em intermediários, que, por exemplo, podem entrar na glicólise.,

Image: ‘The non-oxidative steps of the pentose phosphate pathway’ by Yikrazuul. Licença: (CC BY-SA 3.0)

Primeira Reação

Ribulose-5-fosfato gerado em oxidativo fase é parcialmente convertido para xylulose-5-fosfato, catalisada pela ribulose-5-fosfato-epimerase, e, em parte, isomerized pela enzima phosphopentose isomerase (ribose-5-fosfato isomerase) para a ribose-5-fosfato.,

segunda reacção

os 2 hidratos de carbono C5 resultantes são agora necessários para o próximo passo: a xilulose-5-fosfato serve como dador C2. A enzima transketolase transfere 2 Fragmentos de carbono para a pentose ribose-5-fosfato, que produz gliceraldeído-3-fosfato e sedoheptulose-7-fosfato.,

Terceira Reação

Os 2 produtos da etapa anterior continuam a transferência de carbono de fragmentos: A enzima transaldolase transferências de 3 átomos de carbono de sedoheptulose-7-fosfato para glyceraldehyde-3-phosphate; assim, 2 novos hidratos de carbono são gerados: erythrose-4-fosfato e frutose-6-fosfato.

Quarta Reação

Este passo também é catalisada por um transketolase; juntamente com erythrose-4-fosfato, gerado na terceira reação, outro xylulose-5-fosfato é usado para gerar outra frutose-6-fosfato e um adicional de glyceraldehyde-3-phosphate.,em última análise, isto significa que 3 moléculas de ribose-5-fosfato podem gerar 2 moléculas de frutose-6-fosfato e 1 molécula de gliceraldeído-3-fosfato, que podem ser alimentadas na via glicolítica. Além disso, a frutose-6-fosfato pode ser convertida de novo em glicose-6-fosfato e entrar numa nova via de pentose fosfato.,mecanismos de regulação da Via do fosfato de Pentose a procura e disponibilidade de diferentes produtos de reacção, produtos intermédios e substratos (reagentes iniciais) da via determinam qual a parte da Via do fosfato de pentose que é operativa e quão rápida a parte é. O fator regulador mais importante é a concentração intracelular NADP+.

numa célula com baixos níveis de NADP+, a desidrogenação do glucose-6-fosfato é inibida, o que significa que praticamente não é produzido nenhum NADPH., Apenas quando o NADPH é necessário para reacções de biossíntese redutivas, é que a primeira fase da Via do fosfato de pentose está activa. Assume-se que a insulina eleva a taxa de transcrição da gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, que amplifica o primeiro passo da Via do fosfato de pentose.embora a concentração de NADP+ tenha principalmente um efeito na primeira fase da Via do fosfato de pentose, as concentrações de diferentes substratos tendem a influenciar a segunda fase.,como a via do fosfato de pentose e a via glicolítica estão directamente ligadas e definidas por uma interacção coordenada ou troca de várias moléculas entre elas, a saída da Via do fosfato de pentose é determinada pelas necessidades da célula. Quatro situações metabólicas diferentes são descritas como segue:

Se a célula, por exemplo, requer muitos nucleótidos para a síntese do DNA, ela tem que gerar uma grande quantidade de ribose-5-fosfato., Para isso, a célula pode reverter as reações descritas acima e, usando ATP, pode gerar 3 moléculas de ribose-5-fosfato de 2 moléculas de frutose-6-fosfato e 1 molécula de gliceraldeído-3-fosfato.se a célula necessitar tanto de ribose-5-fosfato como de NADPH, a fase oxidativa da Via do fosfato de pentose é despoletada, formando 2 moléculas de NADPH e 1 molécula de ribose-5-fosfato a partir de uma molécula de glucose-6-fosfato.,

Se a célula necessita de uma grande quantidade de NADPH para redutora biossíntese, utilizará os produtos de reação da segunda fase da pentose fosfato caminho, glyceraldehyde-3-fosfato e frutose-6-fosfato, convertendo-os de volta para glicose-6-fosfato e alimentá-los para a pentose fosfato caminho. Desta forma, uma molécula de glucose-6-fosfato pode converter 12 NADP+ em NADPH.,se a célula necessitar tanto de NADPH como de ATP, os produtos da Via do fosfato de pentose, nomeadamente a frutose-6-fosfato e o gliceraldeído-3-fosfato, entrarão na via glicolítica (em vez de regressarem à glucose-6-fosfato). Thud, 3 moléculas de glicose-6-fosfato podem ser convertidas em 5 moléculas de piruvato, 6 NADPH, e 8 ATP.

patofisiologia

como mencionado acima, o NADPH gerado na Via do fosfato de pentose desempenha um papel fundamental nas defesas antioxidantes (desintoxicação celular), uma vez que reduz a glutationa oxidada., Glutationa é um tripéptido que reduz espécies reativas de oxigênio e, portanto, combate o chamado stress oxidativo que causa muitas doenças.se a via do fosfato de pentose não estiver a funcionar correctamente, por exemplo em caso de deficiência de G6PD, gera-se uma quantidade insuficiente de NADPH. Como a via do fosfato de pentose é a única fonte de glutationa reduzida nos eritrócitos, isso leva ao decaimento celular; assim, indivíduos com deficiência de G6PD estão em risco de anemia hemolítica. A apresentação clínica associada é chamada de Favismo.,no entanto, a deficiência de G6PD confere protecção natural contra a malária, uma vez que os parasitas patogénicos requerem uma redução da Glutationa para o seu crescimento. Esta vantagem seletiva explica por que essa deficiência genética é generalizada na África subsaariana e na região mediterrânica.