El ciclo de las pentosas

La ruta de las pentosas fosfato es una vía metabólica con varias finalidades que actúa en grados variables en diversas células y tejidos. La función de esta ruta es fundamentalmente anabólica más que catabólica, pero comporta la oxidación de la glucosa y en ciertos casos puede actuar para oxidar la glucosa por completo hasta CO2 y agua. Actúa exclusivamente en el citosol.

La ruta de las pentosas fosfato tiene dos funciones principales:

1.- Proporcionar NADPH para la biosíntesis reductora.

2.- Proporcionar ribosa-5-fosfato para la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.

Además, la ruta actúa para metabolizar las pentosas del alimento, procedentes principalmente de la digestión de los ácidos nucleicos. En las plantas existe una variante de la ruta de las pentosas fosfato que actúa en sentido inverso como parte del proceso de fijación del carbono de la fotosíntesis.

El NADP+ es idéntico al NAD+ excepto por el fosfato 2 adicional en una de las fracciones de ribosa del NADP+. Metabólicamente, la diferencia entre el NAD + y el NADP+ es que las enzimas ligadas al nucleótido de nicotinamida, cuya función principal es oxidar sustratos, utilizan el par NAD+/NADH, mientras que las enzimas que actúan fundamentalmente en una dirección reductora emplean el NADP+ y el NADPH. Dado que el NADPH se utiliza para la biosíntesis de los ácidos grasos y los esferoides, algunos tejidos como las glándulas suprarrenales, el hígado, el tejido adiposo y la glándula mamaria tienen un contenido abundante de enzimas de la ruta de las pentosas fosfato. El NADPH constituye también la última fuente de electrones para la reducción de los ribonudeotidos a desoximbonudeotidos para la síntesis de DNA, por lo que las células que proliferan rápidamente tienen generalmente una actividad elevada de las enzimas de la ruta de las pentosas fosfato, para la producción de NADPH y de ribosa-5-fosfato.

La ruta de las pentosas fosfato genera fundamentalmente NADPH para la biosíntesis reductora y ribosa-5-fosfato para la biosíntesis de nucleótidos.

La ruta de las pentosas fosfato convierte la glucosa en otros azucares, que pueden utilizarse para la obtención de energía. Sin embargo, sus productos más importantes son el NADPH y la ribosa-5-fosfato.

Fase Oxidativa: Generación De Poder Reductor En Forma De NADPH

Resulta útil considerar la ruta de las pentosas fosfato como un mecanismo que actúa en dos fases: oxidativa y no oxidativa. Dos de las tres primeras reacciones de esta ruta son oxidativas, y cada una de ellas comporta la reducción de un

NADP+ a NADPH. Como se muestra en la imagen, la primera reacción, catalizada por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, oxida la glucosa-6-fosfato a 6- fosfogluconolactona, la correspondiente lactona (un ester interno que une los carbonos 1 y 5). La 6 fosfogluconolactona se hidroliza por una lactonasa específica a 6-fosfogluconato, que experimenta una descarboxilacion oxidativa, para dar CO2, otro NADPH y ribulosa-5-fosfato (una pentosa fosfato). El resultado neto de la fase oxidativa es la generación de 2 moles de NADPH, la oxidación de un carbono a CO2 y la síntesis de 1 mol de pentosa fosfato.

Fase No Oxidativa: Destinos Alternativos De Las Pentosas Fosfato

En la fase no oxidativa, parte de la ribulosa-5-fosfato producida en la fase oxidativa se convierte en ribosa-5-fosfato por la fosfopentosa isomerasa.

La reacción se produce a través de un intermediario enediol, igual que en dos reacciones diferentes de la glucolisis, las catalizadas por la triosa fosfato isomerasa y la fosfoglucoisomerasa.

Producción de azucares fosfato de seis carbonos y de tres carbonos

En esta fase, se han realizado ya las funciones principales de la ruta, es decir, la generación de NADPH y de ribosa-5-fosfato. Podemos escribir la siguiente ecuación equilibrada para lo que ha sucedido hasta ahora:

Muchas células necesitan el NADPH para la biosíntesis reductora, pero no necesitan la ribosa-5-fosfato en cantidades tan elevadas. ¿De qué manera se cataboliza esta ribosa-5-fosfato? El proceso implica una serie de transformaciones del azúcar fosfato que pueden parecer complicadas, pero que tienen un resultado sencillo. La secuencia de reacción convierte 3 azucares fosfato de cinco carbonos en 2 azucares fosfato de seis carbonos y 1 azúcar fosfato de tres carbonos. Las hexosas fosfato que se forman pueden catabolizarse bien mediante su reciclado a través de la ruta de las pentosas fosfato, o bien mediante la glucolisis. La triosa fosfato es el gliceraldehido-3-fosfato, un intermediario glucolitico. Intervienen en el proceso tres enzimas: fosfopentosa epimerasa, transcetolasa y transaldolasa.

La ruta se inicia con la ribulosa-5-fosfato y la ribosa-5-fosfato, habiéndose formado esta última por la fosfopentosa isomerasa. La fosfopentosa epimerasa

Convierte la ribulosa-5-fosfato en su epímero, la xilulosa-5-fosfato.

Un mol de xilulosa-5-fosfato reacciona a continuación con un mol de ribosa-5- fosfato. La reacción la cataliza la transcetolasa, que transfiere un fragmento de dos carbonos desde la xilulosa-5-fosfato a la ribosa-5-fosfato para dar una triosa fosfato, el gliceraldehido-3-fosfato, y un azúcar de siete carbonos, la sedo-heptulosa-7-fosfato.

El fragmento de dos carbonos transferido es un fragmento glicolaldehído activado.

Recuerde que la piruvato deshidrogenasa transfiere un fragmento acetaldehído

activo, con la ayuda del pirofosfato de tiamina (TPP). La transcetolasa necesita también TPP como cofactor, de manera que el fragmento de dos carbonos se une de forma transitoria al carbono 2 del anillo de tiazol del TPP.

El mecanismo de activacion y transferencia de los fragmentos de dos carbonos

es muy similar en las reacciones catalizadas por estas dos enzimas.

A continuación, la transaldolasa actúa sobre los dos productos de la reacción de la transcetolasa, con la transferencia de una unidad dihidroxiacetona de tres

carbonos, procedente del sustrato de siete carbonos, al sustrato de tres carbonos.

Los productos son un azúcar fosfato de cuatro carbonos y un azúcar fosfato de

seis carbonos: la eritrosa-4-fosfato y la fructosa-6-fosfato, respectivamente. Las

acciones combinadas de la transcetolasa y la transaldolasa convierten 2 azucares fosfato de cinco carbonos en un azúcar fosfato de cuatro carbonos y un azúcar fosfato de seis carbonos.

En la Figura 14.24 se muestra con mayor detalle la reacción de la transaldolasa. La enzima activa el sustrato cetosa

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