MITOCONDRIA

glucogenolisis GLUCÓGENO

GLUCOSA

gluconeogénesis

glucogenogenesis

LACTATO

AMINOÁCIDOS

PIRUVATO

CO2

CITRATO

OAA

CICLO DEKREBS

NADH(H+)

FADH2

ATP

CICLOPENTOSASFOSFATO

GLUCOSA-6-P NADPH(H+)

PIRUVATO

glucolisis

CITRATO

CITOSOLNADH(H+)

ATP

OAA

• La primera evidencia de esta vía, se llevó a cabo en la década de los 30´s por Otto Warburg quien descubrió al NADPH al estudiar la oxidación de la glucosa-6-fosfato en 6-fosfogluconato.

• Mas adelante, en la década de los 50´s, F. Dickens, B. Horecker, F. Lipmann y E. Racker describieron la vía en su totalidad.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• Utilidad:• Producción de NADPH(H+), necesario para:• Biosíntesis de ácidos grasos.• Regeneración de glutation• Producción de ribosa-5-fosfato para la

biosíntesis de ácidos nucléicos• Regulación: enzima limitante de la

velocidad del ciclo: G6PD

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• La ruta de la pentosa fosfato es una ruta metabólica, en la cual se sintetizan pentosas (monosacáridos de 5 carbonos) y se genera poder reductor en forma de NADPH.

• La ruta puede dividirse en dos fases, la fase oxidativa, en que se genera NADPH, y la fase no oxidativa en que se sintetizan pentosas-fosfato (y otros monosacáridos-fosfato).

• Esta ruta es una de las tres principales vías en que se crea poder reductor (aproximadamente un 10% en humanos).

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• El NADPH que es usado en la síntesis de ácidos grasos y colesterol, reacciones de hidroxilación de neurotransmisores, detoxificación de peróxidos de hidrógeno, así como en el mantenimiento del glutation en su forma reducida.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

Fase oxidativa

• En esta fase, dos moléculas de NADP+ son reducidas a NADPH utilizando la energía de la conversión de glucosa-6-fosfato en ribulosa-5-fosfato, según la reacción:

• Deshidrogenación de la glucosa-6-fosfato.• La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) cataliza

una oxidación irreversible de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfogluconolactona en una reacción dependiente de NADP+ como coenzima.

• La hexosa monofosfato está regulada primeramente por la G6PD. El NADPH es un potente inhibidor competitivo de la enzima y bajo muchas condiciones metabólicas, la relación NADPH/NADP+ es lo suficientemente elevada para inhibir la actividad catalítica de la enzima. Lo anterior incrementa la demanda de NADPH, por tanto la relación NADPH/NADP+ decrece y la actividad del ciclo aumenta en respuesta a la actividad catalítica de la G6PD.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• Hidrólisis de 6-fosfogluconolactona y formaciónde ribulosa 5-fosfato.

• La 6-fosfogluconolactona es hidrolizada por la 6-fosfogluconolactona hidrolasa. La reacción es irreversible, pero no es el paso limitante de la vía. La descarboxilación subsiguiente del 6-fosfogluconato es catalizada por la 6-fosfogluconato deshidrogenasa.

• Esta reacción irreversible produce una azúcar pentosa-fosfato, la ribulosa 5-fosfato, CO2 (del C1 de la glucosa) y una segunda molécula de NADPH.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

Fase no oxidativa

• Las reacciones no oxidativas de la vía de las pentosas fosfato incluyen la interconversión de azúcares de tres, cuatro, cinco y siete átomos de Carbono.

• Las enzimas de la vía son la fosfopentosa isomerasa; la fosfopentosa epímerasa; la transcetolasa (su coenzima es la tiamina pirofosfato) y la transaldolasa.

Fase no oxidativa

• 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 glucólisis, como la fructosa-6-fosfato y el gliceraldehído 3-fosfato.

• Por tanto, la vía de las pentosas fosfato no es un ciclo aislado y repetitivo, está integrado a la glucólisis. La parte no oxidativa de la vía de las pentosas 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.

Fase no oxidativa

Transaldolasa

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.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

Conversión de pentosas fosfato a intermediarios de la glucólisis.

Bajo condiciones en donde la demanda por pentosas para su incorporación en nucleótidos y ácidos nucléicos es mayor que la demanda por NADPH, las reacciones no oxidativas pueden proveer de ribosa 5-fosfato a partir de fructosa-6-fosfato en ausencia de los pasos oxidativos:

• Desde el punto de vista energético, no se produce ni consume ATP en el ciclo. El carbono 1 de la glucosa-6-fosfato es liberado como CO2 y dos moléculas de NADPH son producidas por cada fructosa-6-fosfato que entra al ciclo.

• A diferencia de la glucólisis o de la cadena de transporte de electrones en los cuales la secuencia de reacciones está bien definida, las reacciones de interconversión en la vía de las hexosas monofosfato pueden funcionar en diferentes direcciones

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• La velocidad y dirección de las reacciones en cualquier momento, están determinadas por el abastecimiento y la demanda de los intermediarios del ciclo. La vía de las pentosas fosfato es un proceso citoplásmico y provee la mayor parte del NADPH celular que funciona como reductor en las reacciones de óxido reducción.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• En la biosíntesis de ácidos grasos, colesterol y en la fotosíntesis se necesita de NADPH además de ATP para realizar los procesos metabólicos. Además de que el NADH y el NADPH solo difieren en la presencia (NADPH) o no (NADH) de un grupo fosfato en la posición 2´ de la adenosina, no son metabólicamente interconvertibles, de hecho no participan en las mismas vías metabólicas.

• En el proceso también está involucrada la especificidad de las deshidrogenasas por sus coenzimas.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• El NADH participa en la utilización de la energía libre a partir de la oxidación de metabolitos (cadena de transporte de electrones), para sintetizar ATP en la fosforilación oxidativa.

• El NADPH participa en la utilización de la energía libre a partir de la oxidación de metabolitos para la biosíntesis de otros procesos endergónicos.

• El NADPH es generado a partir de la oxidación de glucosa-6-fosfato a través de una vía alternativa a la glucólisis conocida como vía de las pentosas fosfato, derivación de las hexosas monofosfato (HMP) o vía del fosfogluconato.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato

• El hígado, las glándulas mamarias y el tejido adiposo tienen una síntesis de ácidos grasos y colesterol muy elevada, por el contrario, en la se lleva a cabo activamente la síntesis dcorteza adrenal e esteroides dependiente de NADPH.

• En por ejemplo, en el hígado, aproximadamente el 30% de la oxidación de la glucosa se lleva a cabo por esta vía. Esta vía produce también ribosa-fosfato necesaria para la biosíntesis de nucleótidos y provee un mecanismo para la utilización metabólica de azúcares de 5 átomos de Carbono ingeridos en los alimentos.

Ciclo (ruta) de las pentosas-fosfato