Ciclo de Las Pentosa Fosfato

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE NICARAGUA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FISIOLOGICAS SECCION DE BIOQUIMICA Y BIOLOGIA MOLECULAR

Asignatura: Bioquímica Exposición: Vía Exposición: Vía de la Pentosa Fosfato Docente: Dra. Docente: Dra. Marilú Cerda Expositores:   

Haylling Yarima Mairena Flores Norma Elena Lezama Sandino Alejandro Daniel Jalinas Vásquez

Carrera: Medicina Carrera: Medicina

Año: II Año: II

Fecha de entrega: 10 entrega: 10 de diciembre de 2015

BIOQUIMICA

VIA DE LA PENTOSA FOSFATO

CONTENIDO INTRODUCCION   ......................................................................................................................... 2 OBJETIVOS   ................................................................................................................................... 3 DEFINICIÓN ................................................................................................................................. 4 LOCALIZACION   .......................................................................................................................... 4 FUNCION:  ...................................................................................................................................... 4 REACCIONES DE LA VIA DE LA PENTOSA  ................................................................... 5 FASE OXIDATIVA  ...................................................................................................................... 5 FASE NO OXIDATIVA  ............................................................................................................... 6 INTEGRACIÓN:   ........................................................................................................................... 8 REGULACIÓN DE LA RUTA  ................................................................................................... 9 CORRELACIONES CLINICAS  ............................................................................................. 10 Anemias hemolíticas  ........................................................................................................ 10 Malaria  ...................................................................................................................................... 10 Anexo Nº1  ................................................................................................................................... 11 Bibliografía   ................................................................................................................................. 12

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VIA DE LA PENTOSA FOSFATO

INTRODUCCION Esta ruta también conocida como: Ruta de las hexosas monofosfato, Ruta del fosfogluconato y como Ruta de las pentosas-fosfato. Fue propuesta en los años50´s por M. Gibbs, B. Axelrod y H. Beevers como otra ruta alterna para la oxidación de azúcares. La ruta de las pentosas es una vía de degradación de glucosa (ver ecuación global). En una etapa guarda relación con la glucólisis pues las dos son vías degradativas de glucosa, comparten intermediarios como el gliceraldehido-3-PO4, tienen reacciones similares (reacción de la transaldolasa) y ambas rutas se realizan en el citoplasma. Con la salvedad, que en la ruta de las pentosas el NADP es el aceptor de electrones y en la glucólisis es el NAD. Esta ruta también está relacionada con el ciclo de Calvin (Síntesis de glucosa vía fotosíntesis) ya que comparten algunos intermediarios, con la gran diferencia de que éste último ocurre en el cloroplasto y la ruta fosfogluconato en el citosol y además los azúcares fosfato del ciclo de Calvin son más bien sintetizados que degradados. Además la ruta del fosfogluconato, fase oxidativa también ocurre en el cloroplasto, solo que la glucosa-6-P deshidrogenasa se inactiva con la luz, de manera que en estas condiciones la ruta se detiene y se inicia el ciclo de Calvin.

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OBJETIVOS  

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Conocer la definición y localización de la vía de la pentosa fosfato. Explicar las fases y reacciones que se establecen en la vía de la pentosa Describir la correlación clínicas en el caso de la anemia hemolítica.

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VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO DEFINICIÓN: La ruta de las pentosas fosfato es otra ruta catabólica que parte de la glucosa. En esta ruta la glucosa se oxida, y se obtiene energía pero no en forma de ATP. Entre las finalidades de la ruta de las pentosas fosfato se encuentran: 

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La obtención de poder reductor  en el citoplasma, en forma de NADPH + H+. La obtención de diversos monosacáridos de longitud entre 3 y 7 átomos de carbono. Uno de los más importantes es la ribosa5-fosfato, necesaria para las síntesis de los nucleótidos — base de los ácidos nucleicos—, los nucleótidos trifosfato y gran cantidad de cofactores enzimáticos.

Ruta de los fosfatos de pentosa en la cual tres moléculas de glucosa-6fosfato dan origen a tres moléculas de CO2 y tres residuos de cinco carbonos. Puede considerarse como una ruta alterna para la oxidación de la glucosa en dependencia de la satisfacción del organismo. Esta se da en condiciones de buena alimentación.

LOCALIZACION: 

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A nivel Celular: Se localiza en el citosol del tejido hepático, tejido adiposo, en el riñón, en los eritrocitos, en los testículos, en la glándula mamaria. A nivel Tisular: Se localiza en todos los tejidos del organismo.

FUNCION: Como ya hemos mencionado anteriormente, entre las funciones importantes en la vía de las pentosas tenemos: 1) la formación de NADPH  para la síntesis de ácidos grasos y esteroides, y mantener reducido el glutatión para la actividad antioxidante, y 2) la síntesis de ribosa  para la formación de nucleótido y ácido nucleico. 3) Sirve como ruta de entrada para la oxidación de las pentosas dietarias.

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Glucosa, fructosa y galactosa son las principales hexosas que se absorben a partir del tubo digestivo, derivadas de la obtención dietética de almidón, sacarosa y lactosa, respectivamente. La fructosa y la galactosa pueden convertirse en glucosa, principalmente en el hígado.

REACCIONES DE LA VIA DE LA PENTOSA SUCEDE EN EL CITOSOL: Al igual que la glucólisis, las enzimas de la vía de la pentosa fosfato son citosólicas. Al contrario de la glucólisis, la oxidación se logra por medio de deshidrogenación usando NADP+, no NAD+,  como el aceptor de hidrógeno. La secuencia de reacciones de la vía puede dividirse en dos fases: una fase irreversible oxidativa  y una fase reversible no oxidativa. En la primera fase, la glucosa 6-fosfato pasa por deshidrogenación y descarboxilación para dar una pentosa, la ribulosa 5-fosfato. Glucosa – 6 -fosfato

Ribulosa – 5 -fosfato

En la segunda fase, la ribulosa 5-fosfato se convierte de regreso en glucosa 6-fosfato mediante una serie de reacciones que comprenden principalmente dos enzimas: transcetolasa y transaldolasa. Ribulosa – 5 -fosfato

Glucosa – 6 -fosfato

FASE OXIDATIVA: 1) Deshidrogenación de la glucosa-6-fosfato La glucosa-6-fosfato se convierte a 6-fosfogluconolactona, por acción de la enzima glucosa-6-fosfato-Deshidrogenasa, enzima dependiente de NADP, aquí se da la producción de la primer molécula de NADPH,H.

NADP+

NADPH + H+

Glucosa – 6 -fosfato

6 - fosfogluconalactona Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa 5

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2) Hidrólisis de la 6-fosfogluconolactona Se da la conversión de la 6-fosfogluconolactona a 6fosfogluconato por acción de la enzima gluconolactona hidrolasa. H2O

H+

6 - fosfogluconalactona

6-fosfogluconato Gluconolactona Hidrolasa

3) Descarboxilación de la 6-fosfogluconato La 6-fosfogluconato se convierte a ribulosa-5-fosfato, reacción catalizada por la enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa, en esta reacción se requiere NADP como aceptor de H+ y se da la formación de una segunda molécula de NADPH, H y se libera CO2. NADP+

NADPH + H+

CO2

Ribulosa-5-fosfato

6-fosfogluconato 6-fosfogluconato deshidrogenasa

En la fase oxidativa de la ruta de las pentosas fosfato se produce poder reductor en forma de NADPH + H+. FASE NO OXIDATIVA: 1) Ribulosa-5-fosfato-3-epimeras La ribulosa-5-fosfato se convierte en xilulosa-5-fosfato por acción de la enzima ribulosa-5-fosfato-3-epimerasa. Xilulosa – 5 - fosfato

Ribulosa – 5 - fosfato Ribulosa-5-fosfato3-e imerasa

2) Ribulosa-5-isomerasa La enzima ribulosa-5-fosfato- isomerasa cataliza la conversión de la ribulosa-5-fosfato a ribosa-5-fosfato, este último es el precursor reversible de los nucleótidos y los ácidos nucléicos.

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Ribosa – 5 - fosfato

Ribulosa – 5 - fosfato Ribulosa-5-fosfato isomerasa

La transcetolasa y la transaldolasa, son enzimas de gran especificidad en relación con sus sustratos. La transcetolasa es una enzima dependiente de la Tiamina pirofosfato (Vitamina B1), que cataliza la transferencia de una unidad de 2 carbonos de una cetosa a una aldosa fosfato  a partir de la xilulosa-5-fosfato, generando gliceraldehído-3-fosfato y una seudoheptulosa-7-fosfato. Ribulosa – 5 - P

Xiluosa – 5 - P

Transcetolasa

Gliceraldehido-3-P

Seudoheptulosa-7-P

La transaldolasa cataliza la transferencia reversible de una unidad de 3 carbonos de una cetosa a una aldolasa fosfato, produciendo una molécula de Eritrosa-4-fosfato y un grupo de fructosa-6-fosfato. Seudoheptulasa-7-P

Gliceraldehido-3-P

Transaldolasa

Eritrosa-4-P

Frutosa-6-P

En la fase no oxidativa se transforman unos monosacáridos en otros, destacando la obtención de ribosa-5-fosfato y eritrosa-4-fosfato.

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INTEGRACIÓN: La glucosa es fosforilada por la enzima hexoquinasa para luego pasar a la glucólisis o al ciclo de las pentosas. En el ciclo de las pentosas la glucosa fosforilada entra a una fase oxidativa de la que resultan dos carbohidratos: xilulosa y ribosa-5-fosfato. Estos sustratos tendrán participación en procesos distintos. La ribosa-5-fosfato tiene dos caminos a tomar: la síntesis de nucleótidos o la formación de gliceraldehído-3-fosfato de la cual se volverá a formar glucosa-6-fosfato. La Xilulosa-5-fosfato se destinará a la formación de gliceraldehído-3fosfato que pasará a formar el sustrato inicial del ciclo. GLUCOSA

GLUCOSA-6-P

GLUCOLISIS

VIA PENTOSA

RIBOSA-5-P

ADN Y ARN

XILULOSA

GAP-3

GAP-3

GLUCOSA-6-P

GLUCOSA-6-P

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La ribosa puede sintetizarse en casi todos los tejidos ”

“

En el torrente sanguíneo circula poca o ninguna ribosa, de modo que los tejidos deben sintetizar las que necesitan para síntesis de nucleótido y ácido nucleico, usando la vía de la pentosa fosfato. No es necesario tener una vía de la pentosa fosfato que funcione por completo para que un tejido sintetice la ribosa 5-fosfato. El MÚSCULO  sólo tiene actividad baja de glucosa 6-fosfato deshidrogenasa y 6-fosfogluconato deshidrogenasa pero, al igual que casi todos los otros tejidos, tiene la capacidad para sintetizar ribosa 5-fosfato por medio de reversión de la fase no oxidativa de la vía de la pentosa fosfato utilizando fructosa 6fosfato.

REGULACIÓN DE LA RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATO: El punto clave de regulación de la ruta de las pentosas fosfato es el primer paso de la fase oxidativa, que está catalizado por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. Esta enzima se inhibe fuertemente por el NADPH + H+, uno de sus productos finales, y se activa por el GSSG (glutatión oxidado, forma oxidada del glutatión reducido, GSH, que es un potente agente antioxidante celular). También se activa por la presencia de su propio sustrato: la glucosa-6fosfato. Además la glucosa- 6-fosfato deshidrogenasa es una enzima cuya síntesis se puede inducir, es decir, aumentar si la dieta es rica en hidratos de carbono. Esta enzima está relacionada con una serie de trastornos que suelen cursar con anemias hemolíticas, y también lo está con la resistencia a la malaria. La ruta de las pentosas fosfato está regulada a nivel de la glucosa-6fosfato deshidrogenasa.

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CORRELACIONES CLINICAS Patologías relacionadas deshidrogenasa

con

alteraciones

glucosa-6-fosfato

Anemias hemolíticas Las alteraciones de la glucosa-6fosfato deshidrogenasa, en general, provocan una pérdida o descenso del NADPH + H+. Este descenso es especialmente grave en los eritrocitos, al ser células enucleadas, lo cual limita el número de rutas metabólicas disponibles. La falta de NADPH + H+, que es un potente antioxidante, acaba originando daño oxidativo sobre todo a los lípidos de la membrana de los eritrocitos. Este daño provoca que ésta se vuelva frágil y quebradiza, favoreciendo la ruptura de los glóbulos rojos, lo que origina un cuadro de anemia hemolítica. Malaria En ciertas regiones de África donde la malaria es endémica, algunas etnias de raza negra presentan un déficit congénito de la glucosa6-fosfato deshidrogenasa. Este fallo enzimático produce una perdida parcial de la actividad de la enzima, pero conlleva una protección contra la malaria porque el trofozoíto causante de la enfermedad necesita grandes cantidades de NADPH + H+ para poder entrar y parasitar las células. De tal forma que, en este caso, el fallo de la enzima protege de la malaria, y es por este motivo por el que dicho fallo metabólico persiste en la población.

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Anexo Nº1

Reacciones de la ruta pentosa fosfato: (a) Fase Oxidativa y (b) Fase No Oxidativa.

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Bibliografía Dominiczak, J. W. (2011). Bioquimica Medica (3ra. Edicion ed.). España: EdiDe, S.L. Feduchi&Blasco&Romero&Yañez. (s.f.). Bioquimica. Conceptos esenciales. Editorial Medica Panamericana. Murray, B. B. (2012). Harper. Bioquimica Ilustrada (29va. Edicion ed.). Mexico, DF: Mc Graw Hill. Apuntes de la Asignatura con el Tema Ciclo de la Pentosa, año 2015, Ier Semestre

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