Pentosas

Biología. Fosfatos. Bioquímica. Química. Tejidos. Vía. Oxidación. Metabolismos. Aspectos clínicos

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Las Pentosas

Generalidades.-

La primera evidencia de la existencia de está ruta fue obtenida por Otto Warburg, en los años 30, quién descubrió el NAPD+ en sus estudios de la oxidación de G6P a 6-fosfogluconato, sin embargo, no fue hasta los años 50 que se aclaró la ruta de las pentosas fosfato por Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann y Efraím Racker. Los tejidos que intervienen más intensamente en la biosíntesis de ácidos grasos y colesterol (hígado, glándula mamaria, tejido adiposo y corteza adrenal) son ricos en las enzimas de la ruta de las pentosas fosfato. De hecho, cerca del 30% de la oxidación de la glucosa que tiene lugar en el hígado transcurre por la ruta de las pentosas fosfato.

La vía de los fosfato de pentosas constituye una vía alterna para el metabolismo de la glucosa; no produce ATP pero tiene dos funciones importantes:

  • La generación de NADPH para las síntesis reductivas como la biosíntesis de los ácidos grasos y los esteroides.

  • La provisión de residuos de ribosa para la biosíntesis de los nucleótidos y los ácidos nucléicos.

  • Al igual que en la glucólisis, las enzimas de la vía de los fosfatos de la pentosa se localizan en el citosol. La oxidación se realiza al igual que en la glucólisis mediante deshidrogenización, pero en el caso de la vía de los fosfatos de pentosa se utiliza NADP+ en lugar del NAD+ como aceptor de hidrógeno.

    Contenido.-

    La vía de los fosfatos pentosa (derivación del monofosfato de hexosa) constituye una de las vías más compleja que la glucólisis. Consiste en un proceso multicíclico en el cuál tres moléculas de glucosa 6-fosfato dan origen a tres moléculas de CO2 y tres residuos de cinco carbonos. Estos últimos se reordenan para regenerar dos moléculas de glucosa 6-fosfato y una del intermediario glucolítico gliceraldehído 3-fosfato. La vía tiene capacidad para realizar la oxidación completa de la glucosa toda vez que dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato generan a la glucosa 6-fosfato.

    3Glucosa 6-fosfato + 6NADP+ 3CO2 + 2Glucosa 6-fosfato + Gliceraldehído-

    3-fosfato + 6NADPH + 6H+

    La vía de las pentosas fosfatos se divide en dos partes:

  • La Fase Oxidativa Genera NADPH.- La deshidrogenización de la glucosa 6-fosfato a 6-fosfogluconato se lleva a cabo a través de la formación de la 6-fosfogluconolactona mediante una reacción catalizada por la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa, una enzima dependiente del NADP. La hidrólisis de la 6-fosfogluconolactona tiene lugar debido a la acción de la enzima glunolactona hidrolasa. Un segundo paso oxidativo está catalizado por la 6-fosfogluconato deshidrogenasa, la cual también requiere de NADP+ como aceptor de hidrógeno enseguida ocurre la descarboxilación con la formación de una cetopentosa la ribulosa 5-fosfato. Posiblemente está reacción se lleva a cabo en dos etapas con el 3-ceto 6-fosfogluconato como intermediario. La vía completa ocurre solo en los tejidos con necesidad del NADPH destinado a la síntesis reductiva, ejemplo: La lipogénesis.

  • Fase No Oxidativa Genera Precursores de Ribosa.- La ribulosa 5-fosfato sirve como sustrato para dos enzimas diferentes. La ribulosa 5-fosfato 3-epimerasa modifica la configuración en la cercanía del carbono 3 para formar el epímero xilulosa 5-fosfato, otra cetopentosa. La ribosa 5-fosfato cetoisomerasa convierte a la ribulosa 5-fosfato en la aldopentosa correspondiente, la ribosa 5-fosfato, que es el precursor de los residuos de ribosa requeridos para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucléicos. La transcetolasa transfiere la unidad de 2 carbonos, compuesta por los carbonos 1 y 2 de una cetosa, al carbono aldehídico de una aldosa. Por lo tanto convierte una cetosa en una aldosa con dos carbones menos y de manera simultánea convierte a una aldosa en una cetosa con dos carbones más. La reacción requiere como coenzima a la vitamina B tiamina en forma de difosfato de tiamina, además iones Mg2+. Es probable que el fragmento de dos carbonos transferidos corresponda al glucoaldehído enlazado al difosfato tiamina. Por tanto, la transcetolasa cataliza la transferencia de la unidad de dos carbonos, la dihidroxiacetona de la cetosa sedoheptulosa 7-fosfato a la aldosa gliceroaldehído 3-fosfato para formar la cetosa fructuosa 6-fosfato y una aldosa de 4 carbonos la eritrosa 4-fosfato posteriormente tiene lugar una reacción que involucra otra vez a la transcetolasa, en la cual la xilulosa 5-fosfato sirve como donador de glucolaldehído. En este caso la eritrosa 4-fosfato actúa como aceptor y los productos de la reacción corresponden a la fructuosa 6-fosfato y al gliceroaldehído 3-fosfato; esta vía se presenta en todas las células que necesitan ribosa.

  • Rendimiento Energético de la Vía de las Pentosas Fosfato

    La oxidación de la D-glucosa a CO2 y H2O produce la formación de 12 moles de NADPH, H por mol de hexosa.

    Regulación de la Vía de las Pentosas Fosfato

    Esta vía es importante en los eritrocitos, hígado, tejido adiposo y riñón y muy poca importancia a en el músculo. El flujo de la vía de las pentosas fosfato y por tanto la velocidad de producción de NADPH se halla controlada por la velocidad de reacción de la glucosa -6-fosfato deshidrogenasa.

    Aspectos Clínicos.-

      • En los eritrocitos la vía tiene una función importante el evitar la hemólisis mediante el aporte del NADH necesario para conservar el glutatión en el estado reducido.

      • A su vez, el glutatión constituye un sustrato para la glutatión peroxidasa y ésta es el instrumento para la eliminación del H2O2

      • Nocivo para la célula.

    Bibliografía.-

    Bioquímica Casos y Textos R. Montgomery

    Pág. 199 - 201

    Bioquímica de Harper R. Murray, P. Mayes

    Pág. 250 - 257

    Principios de Bioquímica Lehninger

    Pág. 436 - 437

    Introducción al Metabolismo Voet - Voet

    Pág. 619 - 621