Calea pentozo-fosfat

Calea pentozo-fosfat (denumită și șuntul pentozo-fosfat-hexozo-monofosfat)^[1] este o cale metabolică alternativă de degradare a glucozei, cea principală fiind glicoliza. În urma acesteia se obțin echivalenți reduși de timpul NADPH (nicotinamid-adenin-dinucleotid-fosfat) și diverse pentoze (glucide cu cinci atomi de carbon), precum și riboză-5-fosfat (un precursor important al sintezei de nucleotide).

Calea pentozo-fosfat este alcătuită din două faze diferite. Prima fază, denumită faza oxidativă, este cea în care are loc generarea de NADPH, iar cea de-a doua fază este o etapă non-oxidativă de sinteză a glucidelor cu cinci atomi de carbon. Pentru majoritatea organismelor, calea pentozo-fosfat se desfășoară la nivel citosolic, iar la plante are loc în plastide.^[2]^[1]

În mod similar glicolizei, se consideră că această cale metabolică își are originile evolutive în trecutul îndepărtat. Reacțiile caracterisitice căii sunt în majoritate catalizate de enzime specifice, totuși unele se pot desfășura și fără cataliza enzimatică, ci doar în prezența unor ioni metalici, precum ionii feroși (Fe²⁺).^[3]

Importanță

În urma reacțiilor din calea pentozo-fosfat se obțin următorii produși de reacție:^[1]

Echivalenți reducători, sub formă de nicotinamid-adenin-dinucleotid-fosfat redus (NADPH), cu un rol esențial în reacțiile biosintetice reductive ce au loc în celulă (cum ar fi, de exemplu, sinteza acizilor grași).
Riboză-5-fosfat (R5P), utilizat în sinteza de nucleotide și acizi nucleici.
Eritroză-4-fosfat (E4P), utilizat în sinteza de aminoacizi aromatici.

Una dintre utilizările NADPH la nivel celular este prevenirea stresului oxidativ. Acestea reduce glutationul cu ajutorul glutation-reductazei, iar glutationul convertește specia foarte reactivă H₂O₂ (peroxid de hidrogen) la H₂O cu ajutorul glutation-peroxidazei. În lipsa acestuia, H₂O₂ ar fi convertit la radicali liberi hidroxil, care atacă celula. Eritrocitele, de exemplu, generează o cantitate mare de NADPH ca urmare a căii pentozo-fosfat, cu scopul de a-l utiliza pentru reducerea glutationului.

Secvența de reacții

Faza oxidativă

În această fază, două molecule de NADP⁺ sunt reduse la NADPH, utilizând energia furnizată de conversia glucoză-6-fosfatului la ribuloză-5-fosfat.

Faza oxidativă a căii pentozo-fosfaților.
Glucoză-6-fosfat (1), 6-fosfoglucono-δ-lactonă (2), 6-fosfogluconat (3), ribuloză-5-fosfat (4)

Secvența de reacții a acestei faze se regăsește în tabel:

Reactanți	Produși	Enzima	Descriere
Glucoză-6-fosfat + NADP+	→ 6-fosfoglucono-δ-lactonă + NADPH	Glucozo-6-fosfat dehidrogenază	Dehidrogenare.
6-fosfoglucono-δ-lactonă + H₂O	→ 6-fosfogluconat + H⁺	6-fosfogluconolactonază	Hidroliză
6-fosfogluconat + NADP⁺	→ ribuloză-5-fosfat + NADPH + CO₂	6-fosfogluconat dehidrogenază	Decarboxilare oxidativă. NADP⁺ este acceptorul de electron, generând o altă molecule de NADPH, o moleculă de CO₂ și ribuloză-5-fosfat.

Reacția totală a acestui proces este:

Glucoză-6-fosfat + 2 NADP⁺ + H₂O → ribuloază-5-fosfat + 2 NADPH + 2 H⁺ + CO₂

Faza neoxidativă

Faza neoxidativă a căii pentozo-fosfaților

Reactanți	Produși	Enzime
ribuloză-5-fosfat	→ riboză-5-fosfat	Riboză-5-fosfat-izomerază
ribuloză-5-fosfat	→ xiluloză-5-fosfat	ribuloză-5-fosfat-3-epimerază
xiluloză-5-fosfat + riboză-5-fosfat	→ gliceraldehid-3-fosfat + sedoheptuloză-7-fosfat	transcetolază
sedoheptuloză-7-fosfat + gliceraldehid-3-fosfat	→ eritroză-4-fosfat + fructoză-6-fosfat	transaldolază
xiluloză-5-fosfat + eritroză-4-fosfat	→ gliceraldehid-3-fosfat + fructoză-6-fosfat	transcetolază

Reacția totală a acestui proces este: 3 Ribuloză-5-fosfat → 1 riboză-5-fosfat + 2 xiluloză-5-fosfat → 2 fructoză-6-fosfat + gliceraldehid-3-fosfat

Reglarea căii

Vezi și

Referințe

^ ^a ^b ^c „Căile alternative de degradare a glucozei: Calea pentozo-fosfaților.pdf” (PDF), Library.usmf.md, arhivat din original (PDF) la 21 octombrie 2018, accesat în 21 octombrie 2018
^ Kruger, Nicholas J; von Schaewen, Antje (iunie 2003). „The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation”. Current Opinion in Plant Biology. 6 (3): 236–246. doi:10.1016/S1369-5266(03)00039-6. Accesat în 23 februarie 2015.
^ Keller, Markus A.; Turchyn, Alexandra V.; Ralser, Markus (25 aprilie 2014). „Non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway-like reactions in a plausible Archean ocean”. Molecular Systems Biology. 10 (4): 725–725. doi:10.1002/msb.20145228. PMC 4023395  . PMID 24771084. Arhivat din original la 21 octombrie 2018. Accesat în 23 februarie 2015.

[usmf-1] „Căile alternative de degradare a glucozei: Calea pentozo-fosfaților.pdf” (PDF), Library.usmf.md, arhivat din original (PDF) la 21 octombrie 2018, accesat în 21 octombrie 2018

[2] Kruger, Nicholas J; von Schaewen, Antje (iunie 2003). „The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation”. Current Opinion in Plant Biology. 6 (3): 236–246. doi:10.1016/S1369-5266(03)00039-6. Accesat în 23 februarie 2015.

[3] Keller, Markus A.; Turchyn, Alexandra V.; Ralser, Markus (25 aprilie 2014). „Non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway-like reactions in a plausible Archean ocean”. Molecular Systems Biology. 10 (4): 725–725. doi:10.1002/msb.20145228. PMC 4023395  . PMID 24771084. Arhivat din original la 21 octombrie 2018. Accesat în 23 februarie 2015.

[1]

[2]

[3]