Via da pentose fosfato - Pentose phosphate pathway

A via da pentose fosfato

A via da pentose fosfato (também chamada via do fosfogluconato e shunt de hexose monofosfato e HMP Shunt ) é uma via metabólica paralela à glicólise . Ele gera NADPH e pentoses ( açúcares de 5- carbono ), bem como ribose 5-fosfato , um precursor para a síntese de nucleotídeos . Embora a via da pentose fosfato envolva a oxidação da glicose , seu papel principal é anabólico, e não catabólico . A via é especialmente importante nos glóbulos vermelhos (eritrócitos).

Existem duas fases distintas no caminho. A primeira é a fase oxidativa , na qual o NADPH é gerado, e a segunda é a síntese não oxidativa de açúcares de 5 carbonos. Para a maioria dos organismos, a via da pentose fosfato ocorre no citosol ; nas plantas, a maioria das etapas ocorre em plastídios .

Como a glicólise , a via da pentose fosfato parece ter uma origem evolutiva muito antiga. As reações dessa via são principalmente catalisadas por enzimas nas células modernas, no entanto, elas também ocorrem não enzimaticamente em condições que replicam as do oceano arqueano e são catalisadas por íons metálicos , particularmente íons ferrosos (Fe (II)). Isso sugere que as origens da via podem remontar ao mundo pré-biótico.

Resultado

Os principais resultados do caminho são:

Os aminoácidos aromáticos, por sua vez, são precursores de muitas vias biossintéticas, incluindo a lignina da madeira.

Os açúcares pentoses dietéticos derivados da digestão de ácidos nucléicos podem ser metabolizados pela via da pentose fosfato e os esqueletos de carbono dos carboidratos dietéticos podem ser convertidos em intermediários glicolíticos / gluconeogênicos.

Em mamíferos, o PPP ocorre exclusivamente no citoplasma. Em humanos, é mais ativo no fígado, glândulas mamárias e córtex adrenal. O PPP é uma das três principais formas pelas quais o corpo cria moléculas com poder redutor , sendo responsável por aproximadamente 60% da produção de NADPH em humanos.

Um dos usos do NADPH na célula é prevenir o estresse oxidativo . Ele reduz a glutationa por meio da glutationa redutase , que converte o H 2 O 2 reativo em H 2 O pela glutationa peroxidase . Se ausente, o H 2 O 2 seria convertido em radicais livres hidroxila pela química de Fenton , que pode atacar a célula. Os eritrócitos, por exemplo, geram uma grande quantidade de NADPH pela via da pentose fosfato para uso na redução da glutationa.

O peróxido de hidrogênio também é gerado para os fagócitos em um processo geralmente conhecido como explosão respiratória .

Fases

Fase oxidativa

Nesta fase, duas moléculas de NADP + são reduzidas a NADPH , utilizando a energia da conversão da glicose-6-fosfato em ribulose 5-fosfato .

Fase oxidativa da via das pentoses fosfato.
Glicose-6-fosfato ( 1 ), 6-fosfoglucono-δ-lactona ( 2 ), 6-fosfogluconato ( 3 ), ribulose 5-fosfato ( 4 )

Todo o conjunto de reações pode ser resumido da seguinte forma:

Reagentes Produtos Enzima Descrição
Glicose 6-fosfato + NADP + 6-fosfoglucono-δ-lactona + NADPH glicose 6-fosfato desidrogenase Desidrogenação . A hidroxila no carbono 1 da glicose 6-fosfato se transforma em carbonila, gerando uma lactona e, no processo, NADPH é gerado.
6-phosphoglucono-δ-lactona + H 2 O 6-fosfogluconato + H + 6-fosfogluconolactonase Hidrólise
6-fosfogluconato + NADP + ribulose 5-fosfato + NADPH + CO 2 6-fosfogluconato desidrogenase Descarboxilação oxidativa . NADP + é o aceptor de elétrons, gerando outra molécula de NADPH , um CO 2 e ribulose 5-fosfato .

A reação geral para este processo é:

Glicose 6-fosfato + 2 NADP + + H 2 O → ribulose 5-fosfato + 2 NADPH + 2 H + + CO 2

Fase não oxidativa

A fase não oxidativa da via da pentose fosfato
Reagentes Produtos Enzimas
ribulose 5-fosfato ribose 5-fosfato Ribose-5-fosfato isomerase
ribulose 5-fosfato xilulose 5-fosfato Ribulose 5-Fosfato 3-Epimerase
xilulose 5-fosfato + ribose 5-fosfato gliceraldeído 3-fosfato + sedoheptulose 7-fosfato transcetolase
sedoheptulose 7-fosfato + gliceraldeído 3-fosfato eritrose 4-fosfato + frutose 6-fosfato transaldolase
xilulose 5-fosfato + eritrose 4-fosfato gliceraldeído 3-fosfato + frutose 6-fosfato transcetolase

Reação líquida: 3 ribulose-5-fosfato → 1 ribose-5-fosfato + 2 xilulose-5-fosfato → 2 frutose-6-fosfato + gliceraldeído-3-fosfato

Regulamento

A glicose-6-fosfato desidrogenase é a enzima que controla a taxa dessa via. Ele é alostericamente estimulada por NADP + e fortemente inibida por NADPH . A proporção de NADPH: NADP + é normalmente de cerca de 100: 1 no citosol do fígado. Isso torna o citosol um ambiente altamente redutor. Uma via que utiliza NADPH forma NADP + , que estimula a glicose-6-fosfato desidrogenase a produzir mais NADPH. Esta etapa também é inibida por acetil CoA .

A atividade de G6PD também é regulada pós-tradução pela desacetilase citoplasmática SIRT2 . A desacetilação mediada por SIRT2 e a ativação de G6PD estimulam o ramo oxidativo do PPP para fornecer NADPH citosólico para neutralizar o dano oxidativo ou apoiar a lipogênese de novo .

Eritrócitos

Várias deficiências no nível de atividade (não função) da glicose-6-fosfato desidrogenase foram observadas associadas à resistência ao parasita da malária Plasmodium falciparum entre indivíduos de ascendência mediterrânea e africana. A base para essa resistência pode ser o enfraquecimento da membrana dos glóbulos vermelhos (o eritrócito é a célula hospedeira do parasita), de modo que ele não pode sustentar o ciclo de vida do parasita por tempo suficiente para o crescimento produtivo.

Veja também

Referências

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