6.VIA DAS PENTOSES FOSFATO

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Universidade Estadual do Ceará / Faculdade de Veterinária 
Bioquímica Veterinária II 
 
 
Prof. Dr. Genário Sobreira Santiago 
 
 
Via das Pentoses-Fosfato 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A via das pentoses-fosfato (Rota da Hexose Monofosfato- HMP), rota 
que ocorre no citosol, consiste em duas reações oxidativas irreversíveis, seguidas de uma 
série de interconversões reversíveis açúcar-fosfato (figura1). Nenhum ATP é consumido ou 
produzido diretamente no ciclo. O carbono 1 da glicose-6-fosfato é liberado como CO2, e 
dois NADPH são produzidos para cada glicose-6-fosfato que entra na parte oxidativa da 
rota. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Esquema da via das pentoses 
Ribulose-5-P 6-P-gliconolactona 
Ribose-5-P 
Xilulose-5-P 
Sedoeptulose-7-P 
Glicose-6-P 
Frutose-6-P 
Frutose-1,6-Difosfato 
Gliceraldeido-3-P 
Eritrose-4-P 
Gliceraldeido-3-P 
DHAP 
6-P-gluconato 
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 Ao contrário da glicólise ou do ciclo de Krebs, nos quais a direção das reações é 
bem definida, as reações de interconversão da HMP podem funcionar em várias direções 
diferentes. A velocidade e direção da reação, em qualquer dado momento, são 
determinadas pelo suprimento e demanda dos intermediários no ciclo. A rota fornece uma 
importante porção do NADPH da célula, o qual funciona como um redutor bioquímico e, 
também, produz ribose-5-fosfato, requerida para a biossíntese dos nucleotídeos, além de 
fornecer um mecanismo para utilização metabólica de açúcares de cinco carbonos 
ingeridos na dieta. 
 
2. ESTRATÉGIA FISIOLÓGICA DA HMP 
 
 Para superar a insuficiência da glicólise em prover os equivalentes redutores 
necessários à lipogênese, existe a HMP. Chama a atenção, em primeiro lugar, que ela é 
particularmente ativa no tecido adiposo, no fígado e glândula mamária. 
Coincidentemente, estas são as regiões mais lipogênicas do corpo animal. Em segundo 
lugar, tecidos pouco ou nada lipogênicos, como o eritrócito e o ovário, tem uma enérgica 
atividade deste caminho metabólico. O eritrócito necessita NADPH para manter a 
integridade de suas membranas e de outras proteínas de que está constituído, em função 
das propriedades eletronegativas do oxigênio que transporta. O ovário, por seu turno, usa 
bastante NADPH para sustentar seus processos citosólicos de síntese, como, por exemplo, 
de hormônios esteróides. Podemos, por isso, afirmar que a HMP é uma 
seqüência de reações que tem por finalidade oxidar a glicose até CO2, 
produzindo NADPH. Também serve para produzir pentoses, presente em quantidades 
razoáveis no organismo, como parte de todos os ácidos nucléicos, de algumas vitaminas 
(NAD+, FAD) e de diversos compostos ricos em energia (ATP, UTP etc). 
 Sob o ponto de vista fisiológico, tudo está muito bem ajustado. A natureza se 
preparou para usar a energia dos elétrons, contidos nos alimentos, de duas maneiras: 
gerar ATP para executar trabalho (consumindo oxigênio) ou sintetizar substâncias a si 
necessárias por outro motivo. Neste caso, os elétrons têm de ser encaminhados às rotas 
destas sínteses. Mas estes processos precisam estar separados, porque o oxigênio é muito 
ávido por elétrons. Ele facilmente oxida estruturas vizinhas, o que muito sabidamente 
acontece no eritrócito. Por isso, a HMP não tem nada a ver com o oxigênio. 
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 Tanto o NAD+ como o NADP+ não podem atravessar a membrana mitocondrial. Do 
contrário, iria misturar-se a redução de O2 com a redução que acetil-CoA precisa sofrer 
para chegar a ácido graxo, por exemplo. Se as enzimas lipogênicas e seus cofatores 
estivessem compartimentados na mitocôndria, certamente não teriam condições de se 
contrapor a uma tão favorável corrida de e- em busca do maior potencial redox do 
oxigênio. Ainda mais quando isto fosse bem favorecido por uma alta concentração de 
agentes redutores no citosol. Do jeito que as coisas estão na mitocôndria os elétrons fluem 
na direção do O2, e, no citosol, na direção da substância a ser sintetizada. 
 Finalmente, para favorecer a ordem morfofisiológica, foram dispostas, no citosol, 
enzimas para biossíntese de substâncias orgânicas e, na mitocôndria, para oxidação 
destas. Quando necessário, os ácidos graxos são oxidados na mitocôndria; quando muda a 
necessidade, são sintetizados no citoplasma. E como os passos biossíntéticos gastam 
NADPH, o ciclo das pentoses também ocorre no citoplasma. 
 
3. REAÇÕES DA HMP 
 
3.1. REAÇÕES OXIDATIVAS 
 
 A porção oxidativa da HMP consiste de três reações que conduzem à formação de 
ribulose-5-fosfato, CO2 e duas moléculas de NADPH para cada molécula de glicose-6-
fosfato oxidada. 
 
3.1.1 Desidrogenação da glicose-6-fosfato 
 
 A glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) catalisa uma oxidação 
irreversível da glicose-6-fosfato em 6-fosfogliconatolactona em uma reação cuja coenzima 
específica é o NADP+. A HMP é regulada primariamente na etapa da glicose-6-fosfato 
desidrogenase. O NADPH é um potente inibidor competitivo da enzima, sob a maioria 
das condições metabólicas, a relação NADPH / NADP+ está suficientemente elevada para 
inibir substancialmente a atividade enzimática. Porém com a demanda aumentada para o 
NADPH, a relação NADPH / NADP+ diminui e o fluxo através do ciclo aumenta em resposta 
à atividade aumentada da glicose-6-fosfato desidrogenase. 
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3.1.2. Hidrólise de 6-fosfogliconolactona e formação de Ribulose-5-fosfato 
 
 A 6-fosfogliconolactona é hidrolisada pela 6-fosfogliconolactona hidrolase. A 
reação é irreversível e não é limitante da velocidade. A subsequente descarboxilação 
oxidativa do 6-fosfogliconato é catalisada pela 6-fosfogliconato desidrogenase. Esta 
reação irreversível produz uma pentose açúcar-fosfato (ribulose-fosfato), CO2 (do C1 da 
glicose) e uma segunda molécula de NADPH. (Figura 2) 
 
3.2. REAÇÕES NÃO-OXIDATIVAS 
 
 As reações não-oxidativas da HMP catalisam a interconversão de açúcares com 
três, quatro, cinco, seis e sete carbonos. Essas reações permitem que a ribulose-5-fosfato 
(produzida pela porção oxidativa da rota) seja convertida em ribose-5-fosfato (necessária 
para a síntese de nucleotídeos) ou em intermediários da glicólise, com a frutose-6-fosfato 
e o gliceraldeido-3-fosfato. Assim, a HMP não é um ciclo repetitivo isolado, mas está 
integrado com a glicólise. A porção não-oxidativa da HMP é controlada primariamente 
pela disponibilidade de intermediários. A única coenzima requerida na rota não-oxidativa é 
o pirofosfato de tiamina, na reação da transcetolase. 
 
3.2.1. Conversão de pentoses-fosfato em intermediários da glicólise 
 
 Muitas células que realizam reações biossintéticas redutoras têm maior 
necessidade de NADPH que de ribose-5-fosfato. Neste caso, a transcetolase e 
transaldolase convertem a ribose-5-fosfato produzida como um produto final da reação 
oxidativa até gliceraldeido e frutose-6-fosfato, os quais são intermediários da glicólise. 
 
3.2.2. Formação de ribose-5-fosfato a partir de intermediários da glicólise 
 
 Sob condições nas quais a demanda de pentoses para incorporação em 
nucleotídeos e ácidos nucléicos é maior que a necessidade de NADPH, as reações não-
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oxidativas podem prover a biossíntese de ribose-5-fosfato a partir de frutose-6-fosfato, na 
ausência da fase oxidativa (figura 1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. USOS DO NADPH 
 
 Nossa discussão da HMP introduziu uma nova coenzima, o NADP+, o qual difere do 
NAD+ somente pela presença de um grupo fosforil (-PO3) sobre uma das unidades ribose. 
Esta alteração aparentemente pequena na estrutura permite ao NADP+ interagir com 
enzimas específicas para o NADP+, que desempenham papéis exclusivos na célula. Por 
 
Ribulose 
5-fosfato 
Eritrose 
4-fosfato 
Xilulose 
5-fosfato 
Gliceraldeido 
3-fosfato 
Frutose 
6-fosfato 
Gliceraldeido 
3-fosfato 
BIOSSÍNTESE DOS 
ÁCIDOS NUCLÉICOS 
Ribose 
5-fosfato 
Sedoeptolse 
7-fosfatoXilulose 
5-fosfato 
ROTAS ANABÓLICAS 
REDUTORAS 
6-fosfo 
gluconato 
NADPH 
 + H+ 
NADP+ 
NADPH 
+ H+ 
Glicose 
6-fosfato 
NADP+ 
H2O 
  
veis)(irreversí
Oxidativas Reações
   
is)(Reversíve
oxidativas Não Reações
 
−
 
Rota 
glicolítica 
1 2 
3 
4 
5 6 
7 
Figura 2 
Reações da rota da hexose monofosfato. As enzimas numeradas acima são (1) glicose-
6-fosfato desidrogenase e 6-fosfogliconolactona hidrolase, (2) 6-fosfogluconato, (3) 
fosfopentoseisomerase, (4) fosfopentose epimerase, (5) e (7) transcetolase e (6) 
transaldolase 
CO2 
6 
 
exemplo, a relação em equilíbrio do NADP+/ NADPH no citosol de hepatócitos é 
aproximadamente 0,1 o que favorece a utilização de NADPH em reações biossintéticas 
redutoras. Isto contrasta com a elevada relação NAD+ / NADH (aproximadamente 1.000 no 
citosol de hepatócitos), a qual favorece um papel oxidativo para o NAD+. 
 
 
4.1. Biossíntese redutora 
 
 O NADPH pode ser encarado como uma molécula de alta energia, da mesma forma 
que o NADH. Entretanto, os elétrons do NADPH são destinados para o uso na biossíntese 
redutora, em vez de serem transferidos ao oxigênio como no caso do NADH. Assim, nas 
transformações metabólicas da HMP, parte da energia da glicose-6-fosfato é conservada 
no NADPH ─ uma molécula que pode ser usada em reações que requerem um doador de 
elétrons com alto potencial. Por exemplo, o NADPH é usado como uma fonte de elétrons 
na biossíntese de ácidos graxos e esteróides. 
 
4.2. Redução do peróxido de hidrogênio 
 
 O peróxido de hidrogênio é um membro de uma família de intermediários de 
oxigênio reativos que são formados pela redução parcial do oxigênio molecular (figuras 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
É muito importante para a célula que a molécula de oxigênio, aceitando 4 elétrons 
seja completamente reduzida a duas moléculas de água. Se o O2 é parcialmente reduzido 
pela recepção de somente dois elétrons, o produto é o peróxido de hidrogênio (H2O2). Se o 
e- e- e- e
- 
H2O2 
Peróxido de 
hidrogênio 
 
Radical 
hidroxila 
H2O 
Água 
O2 
Oxigênio 
 
Superóxido 
Figura 3. Formação de intermediários reativos do oxigênio 
molecular 
7 
 
O2 receber somente um elétron, o produto será o radical superóxido (:O2). O peróxido de 
hidrogênio e o superóxido são extremamente tóxicos para as células porque atacam os 
ácidos graxos insaturados componentes da parte lipídica da membrana, o que provoca 
uma lesão. As células aeróbicas são protegidas do superóxido e do peróxido pela ação da 
superóxido dismutase, que converte o radical superóxido em peróxido de hidrogênio e 
pela ação da catalase que converte o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio 
molecular. 
 
2 O2 + 2 H+ → H2O2 + O2 
 
2 H2O2 → 2 H2O + O2 
 
 Estes compostos são formados continuamente como subprodutos do metabolismo 
aeróbico e através de reações com drogas e toxinas ambientais. Eles são altamente 
reativos e podem causar lesão química séria ao DNA, proteínas e lipídeos insaturados. Os 
intermediários de oxigênio reativos têm sido implicados em uma série de processos 
patológicos, incluindo câncer, doença inflamatória e envelhecimento. A célula possui 
vários mecanismos que servem para minimizar o potencial tóxico destes compostos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Catalase 
Superóxido 
dismutase 
Glutationa 
Peroxidase 
Oxigênio Superóxido 
Peróxido de 
hidrogênio 
Radical 
hidroxila Água 
2 G-SH G-S-S-G 
Figura 4. Ações das enzimas antioxidantes 
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4.3. Enzimas que catalisam reações antioxidantes 
 
 A glutationa reduzida, um tripeptídeo-tiol (gama-glutamilcisteinilglicina) presente 
na maioria das células, pode detoxificar quimicamente o peróxido de hidrogênio. Esta 
reação, catalisada pela glutationa peroxidase, forma glutationa oxidada, a qual não 
possui mais propriedades protetoras. A célula regenera a glutationa reduzida em uma 
reação numa reação catalisada pela glutationa redutase, utilizando NADPH como fonte 
de elétrons redutores. Assim, o NADPH fornece indiretamente elétrons para a redução do 
peróxido de hidrogênio (figura 5). Como um grupo, estas enzimas servem como um 
sistema de defesa para proteger contra os efeitos tóxicos dos intermediários de oxigênio 
reativos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.4. Substâncias químicas antioxidantes 
 
 Uma série de agentes redutores intracelulares, como o ascorbato, vitamina E e β-
caroteno, são capazes de reduzir e detoxificar os intermediários de oxigênio nas células. O 
consumo de alimentos ricos nestes compostos “antioxidantes” foi correlacionado com um 
risco reduzido para certos tipos de câncer, bem como uma frequência diminuída de certos 
problemas crônicos de saúde. 
 
 
Glutationa 
redutase 
Glutationa 
peroxidase 
G-S-S-G 
(oxidada) 
 
2 G-SH 
(reduzida) 
NADPH + H+ 
NADP+ 
H2O2 
2 H2O 
Figura 5 
 Redução do peróxido de 
hidrogênio pelo NADPH, 
mediada pela glutationa 
 
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5. CONTROLE DA VIA DAS PENTOSES –FOSFATO 
 
 Os principais produtos da via das pentoses-fosfato são ribose 5-fosfato e NADPH. 
As reações da transaldolase e da transcetolase convertem o excesso de ribose 5-
fosfato em intermediários glicolíticos quando a necessidade metabólica de NADPH excede 
a de ribose 5-fosfato na biossíntese de nucleotídeos. O gliceraldeído 3-fosfato e a frutose 
6-fosfato resultantes podem ser consumidos pela glicólise e pela fosforilação oxidativa ou 
recicladas por gliconeogênese para formar glicose 6-fosfato. 
 Quando a necessidade de ribose 5-fosfato supera a necessidade de NADPH, de 
frutose 6-fosfato e de gliceraldeído 3-fosfato essas substâncias podem ser desviadas da via 
glicolítica para uso na síntese de ribose 5-fosfato por meio das reações inversas da da 
transaldolase e da transcetolase. As inter-relações entre a glicólise e a via das 
pentoses-fosfato estão mostradas nas figuras 1 e 2. 
 O fluxo pela via das pentoses-fosfato e a velocidade da produção de NADPH são 
controladas pela velocidade da reação da glicose-6-fosfato desidrogenase. A atividade 
dessa enzima, que catalisa a primeira etapa “marca passo” dessa rota é regulada pela 
concentração de NADP+ (ou seja, regulação pela disponibilidade de substrato). Quando a 
célula consome NADPH, a concentração de NADP+ aumenta, aumentando a velocidade da 
reação da glicose-6-fosfato desidrogenase e, consequentemente, estimulando a 
regeneração de NADPH. Em alguns tecidos, a quantidade de enzima sintetizada também 
parece estar sob controle hormonal. Uma deficiência na glicose-6-fosfato desidrogenase é 
o defeito enzimático da via das pentoses-fosfato de maior importância clínica. 
 
6. LEITURA: Deficiência da glicose 6-fosfato desidrogenase 
 
 O NADPH é necessário em vários processos de redução e biossínteses. Por 
exemplo, os eritrócitos requerem um fornecimento farto de glutationa (GSH) reduzida, um 
tripeptídeo que contém cisteína. 
 
 
 
 
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Uma das principais funções da GSH nos eritrócitos é a de eliminar redutivamente o 
H2O2 e os hidroperóxidos orgânicos, que são metabólitos reativos do oxigênio, os quais 
podem danificar irreversivelmente a hemoglobina e clivar algumas ligações C – C dos 
fosfolipídeos presentes nas membranas celulares. O acúmulo descontrolado de peróxidos 
resulta no rompimento prematuro da célula. Os peróxidos são eliminados por meio da 
reação como glutationa, catalisada pela glutationa peroxidase. 
 
 
 
 
 GSSG representa a glutationa oxidada (duas moléculas de GHS unidas por uma 
ligação dissulfeto entre seus grupos sulfidrila). A GSH reduzida é subsequentemente 
regenerada pela redução de GSSG pelo NADPH catalisada pela glutationa redutase. 
 
 
 
 
 Um fornecimento constante de NADPH é, portanto, vital para a integridadedos 
eritrócitos. Os eritrócitos de indivíduos que possuem deficiência de glicose 6-fosfato 
desidrogenase (G6PD) são particularmente sensíveis as lesões oxidativas, ainda que os 
sintomas possam estar ausentes. Essa deficiência enzimática, comum em populações 
africanas, asiáticas e mediterrâneas, foi elucidada por meio de investigações sobre a 
anemia hemolítica induzida nesses indivíduos ao ingerirem drogas como o composto 
antimalária primaquina ou ao comerem feijão-de-fava (Vicia fava), um vegetal básico 
do oriente médio. A primaquina estimula a formação de peróxido, aumentando a 
demanda de NADPH a um nível no qual as células mutantes não são capazes de responder. 
Alguns glicosídeos tóxicos presentes em pequenas quantidades nas favas apresentam o 
mesmo efeito, produzindo uma condição conhecida como favismo. 
 
 
 
 
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A principal razão para a baixa atividade nas células afetadas parece ser uma alta 
velocidade de degradação da enzima mutante. Isso explica porque os pacientes com 
formas relativamente brandas de deficiência de G6PD reagem a primaquina, apresentando 
anemia hemolítica, mas recuperam-se em uma semana, mesmo com a continuação do 
tratamento com essa substância. 
Eritrócitos maduros não têm um núcleo ou mecanismos de síntese de proteínas, 
não sendo capazes de sintetizar novas moléculas das enzimas para substituir as 
degradadas (da mesma forma, eles não podem sintetizar novos componentes de 
membrana, principal razão pela qual são tão sensíveis a lesões na membrana). O 
tratamento inicial com primaquina resulta no rompimento das células vermelhas velhas, 
cuja G6PD defeituosa está bastante degradada. Os produtos do rompimento celular 
estimulam a liberação de células jovens que contém mais enzima, sendo mais capazes de 
resistir ao estresse de primaquina. 
Estima-se que aproximadamente 400 milhões de pessoas tenham a deficiência em 
G6PD, o que torna essa condição a deficiência enzimática humana mais comum. A alta 
incidência de G6PD defeituosa em áreas do mundo com alta incidência de malária 
sugerem que tais mutações possam conferir resistência ao parasita responsável por essa 
doença, o Plasmodium falciparum. De fato, eritrócitos com deficiência de G6PD 
parecem ser hospedeiros menos adequados para o plasmódio do que células normais. 
Então, do mesmo modo que uma célula com a forma de foice, uma G6PD defeituosa 
confere uma vantagem seletiva a indivíduos vivem em regiões onde a malária é endêmica. 
Curiosamente, no entanto, apenas mulheres heterozigotas para essa característica 
ligada ao sexo são resistentes à malária. Os plasmódios podem adaptar-se à vida em 
eritrócitos deficientes em G6PD (p. ex., em homens que possuem um cromossomo X e, 
consequentemente, uma única cópia do gene defeituoso e em fêmeas homozigotas, cujas 
células contêm dois cromossomos X). Aparentemente, o parasita não pode adaptar-se a 
condições de fêmeas heterozigotas, nas quais cerca de metade dos eritrócitos têm 
deficiência de G6PD. 
A importância do NADPH nas células foi demonstrada por meio do 
desenvolvimento de camundongos nos quais o gene G6PD foi eliminado (nocaute gênico). 
Todas as células desses animais são extremamente sensíveis ao estresse oxidativo, mesmo 
contendo outros mecanismos para a eliminação de espécies reativas de oxigênio. 
 
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7. BIBLIOGRAFIA 
 
BACILA, M. Bioquímica Veterinária. São Paulo: Varela, 1980, 534p. 
BERG, J.M., TYMOCZKO, J.L., STRYER, L. Bioquímica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2008, 1114p. 
 
CHAMPE, P.C., HARVEY, R.A. Bioquímica Ilustrada. Porto Alegre: Artes Médicas, 1996, 
446p. 
HARPER, H.A. Manual de Química Fisiológica. São Paulo: Atheneu, 1977, 600p. 
MARZZOCO, A., TORRES, B.B. Bioquímica Básica. São Paulo: Guanabara Koogan, 2007, 
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RIEGEL, R.E. Bioquímica. São Leopoldo: Unisinos, 2005, 547p. 
VOET, D., VOET, J. G., PRATT, C. W. Fundamentos de bioquímica. Porto Alegre: ARTMED, 
2000, 931p