202449_201240_Metabolismo de Carboidratos - Via das pentoses fosfato (1)

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Metabolismo de 
Carboidratos:
Via das Pentoses 
Fosfato
Introdução
• Na maioria dos tecidos animais, o principal destino da 
glicose-6-fosfato é a degradação até piruvato, cuja 
maior parte é, então, oxidada pelo ciclo do ácido 
cítrico, levando à formação de ATP.
• No entanto, a glicose-6-fosfato tem outros destinos 
catabólicos que levam a produtos especializados 
necessários para a célula. 
✓ De grande importância em alguns tecidos é a oxidação da 
glicose-6-fosfato a pentoses-fosfato pela via das pentoses-
fosfato (também chamada de via do fosfogliconato ou via 
das hexoses-monofosfato)
Introdução
• Nessa via de oxidação, o NADP+ é o aceptor de elétrons, 
gerando NADPH. 
• As células que utilizam a pentose ribose-5-fosfato:
✓ As que se dividem rapidamente, como:
➢ Medula óssea
➢ Pele 
➢ Mucosa intestinal
➢ Células tumorais
Introdução
• Tecidos que usam o NADPH:
✓Tecidos nos quais ocorre a:
➢ Síntese de grande quantidade de ácidos graxos (fígado, 
tecido adiposo, glândulas mamárias durante a lactação); 
ou 
➢ Síntese muito ativa de colesterol e hormônios esteroides 
(fígado, glândulas adrenais e gônadas). 
Introdução
• Os eritrócitos e as células da córnea e do cristalino 
estão diretamente expostos ao oxigênio e, 
consequentemente, aos efeitos danosos dos radicais 
livres gerados pelo oxigênio. 
✓ Ao manter um ambiente redutor essas células podem 
impedir ou reverter o dano oxidativo de proteínas, lipídeos e 
outras moléculas sensíveis. 
✓ Nos eritrócitos, o NADPH produzido pela via das pentoses-
fosfato é tão importante para impedir o dano oxidativo que 
um defeito genético na glicose-6-fosfato-desidrogenase, a 
primeira enzima da via, pode causar graves consequências 
médicas.
Funções da via das pentoses fosfato:
• A via das pentoses fosfato é uma via alternativa de 
oxidação de glicose, que leva à produção de dois 
compostos importantes:
✓ Ribose 5-fosfato
✓ Forma reduzida da nicotinamida adenina dinucleotídio 
fosfato (NADPH)
➢ Esta é uma coenzima com estrutura semelhante à do 
NADH
Funções da via das pentoses fosfato:
• A ribose 5-fosfato é a pentose constituinte dos 
nucleotídios que compõem os ácidos nucleicos e 
várias coenzimas (NAD+, NADP+, FAD, FMN, 
coenzima A, ATP, GTP etc.)
• O NADPH atua como coenzima doadora de 
hidrogênio em sínteses redutoras de ácidos graxos 
e de esteroides e reações de proteção contra 
agentes oxidantes e infecções bacterianas.
Funções da via das pentoses fosfato:
• Em vias degradativas, como glicólise, ciclo de 
Krebs, ciclo de Lynen etc., o substrato é oxidado, 
gerando coenzimas reduzidas — NADH e FADH2 —, 
a partir de cuja oxidação se produz ATP.
• Na síntese de muitos compostos, ocorre o inverso: 
há consumo de ATP e redução do substrato por 
coenzimas reduzidas.
✓ A coenzima utilizada em tais reduções é o NADPH, que 
passa à forma NADP+; a volta à forma reduzida é 
cumprida pela via das pentoses fosfato e por algumas 
outras reações. 
Funções da via das pentoses fosfato:
• As duas coenzimas — NAD+ e NADPH — têm, então, 
papéis metabólicos opostos:
✓ NAD+: é utilizada quando um substrato está sendo oxidado
✓ NADPH: é utilizada quando um substrato está sendo 
reduzido
• Também são diferentes os processos de regeneração 
das duas coenzimas: 
✓ O NADH produzido no metabolismo degradativo é oxidado na 
cadeia de transporte de elétrons; 
✓ O NADPH não é substrato da cadeia de transporte de elétrons 
e sua oxidação é feita nas vias de sínteses e outras reações 
redutoras.
Funções da via das pentoses fosfato:
• Na via das pentoses fosfato, a energia derivada da 
oxidação da glicose é exclusivamente armazenada 
sob a forma de poder redutor (NADPH) e não de 
NADH e ATP, como na glicólise.
Um breve resumo da via
• À semelhança da glicólise, as enzimas da via das 
pentoses-fosfato são citosólicas. 
• A sequência de reações da via pode ser dividida em 
duas fases:
✓ Uma fase oxidativa irreversível, onde a glicose-6-fosfato passa 
por desidrogenação e descarboxilação para formar uma 
pentose, a ribulose-5-fosfato; e, 
✓ uma fase não oxidativa reversível, onde a ribulose-5-fosfato é 
convertida de volta em glicose-6-fosfato por uma série de 
reações envolvendo principalmente duas enzimas: a 
transcetolase e a transaldolase
Etapas da via 
das pentoses 
fosfato
A fase oxidativa produz NADPH e 
pentoses-fosfato
• A primeira reação da via das 
pentoses-fosfato é a oxidação 
da glicose-6-fosfato pela glicose-
6-fosfato-desidrogenase (G6PD) 
para formar 6-fosfoglicono-δ-
lactona 
✓ O NADP+ é o aceptor de elétrons, e 
o equilíbrio geral da reação propicia 
a formação de NADPH.
A fase oxidativa produz NADPH e 
pentoses-fosfato
• A lactona é hidrolisada ao ácido livre 6-
fosfogliconato por uma lactonase 
específica
• O 6-fosfogliconato sofre, então, oxidação 
e descarboxilação pela 6-fosfogliconato-
desidrogenase para formar a 
cetopentose ribulose-5-fosfato
✓ A reação também gera uma segunda 
molécula de NADPH
A fase oxidativa produz NADPH e 
pentoses-fosfato
• A fosfopentose-isomerase converte a 
ribulose-5-fosfato em ribose-5-fosfato. 
• Em alguns tecidos, a via das pentoses-
fosfato termina nesse ponto, e a 
equação global é:
✓ O resultado líquido é a produção de NADPH, 
um agente redutor para as reações 
biossintéticas, e de ribose-5-fosfato, um 
precursor para a síntese de nucleotídeos.
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
• Em tecidos que necessitam 
principalmente NADPH, as 
pentoses-fosfato produzidas na 
fase oxidativa da via são 
recicladas em glicose-6-fosfato.
• Nessa fase não oxidativa, a 
ribulose-5-fosfato é 
transformada em xilulose-5-
fosfato por ação de uma 
isomerase, ribulose-5-fosfato-
epimerase
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
• Estas pentoses sofrem, a seguir, 
uma série de conversões, onde seis 
moléculas de açúcar-fosfato com 
cinco átomos de carbono são 
convertidas em cinco moléculas de 
açúcar-fosfato com seis átomos de 
carbono, completando o ciclo e 
permitindo a oxidação contínua de 
glicose-6-fosfato com a produção de 
NADPH.
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
• A reciclagem contínua leva, por fim, 
à conversão de uma molécula de 
glicose-6-fosfato em seis CO2.
✓ Para oxidar completamente glicose a 
CO2 por meio da via das pentoses-
fosfato, deve haver enzimas 
presentes no tecido para converter o 
gliceraldeído-3-fosfato em glicose-6-
fosfato. Isso envolve a reversão da 
glicólise e a enzima frutose-1,6-
bifosfatase.
➢ Nos tecidos que carecem dessa enzima, o 
gliceradeído-3-fosfato segue a via normal 
da glicólise a piruvato.
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
• Duas enzimas exclusivas da via das 
pentoses-fosfato agem nessas 
interconversões de açúcares:
✓ Transcetolase
✓ Transaldolase
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
✓ Transcetolase:
➢ Catalisa a transferência de um fragmento 
de dois carbonos de uma cetose doadora 
a uma aldose aceptora
➢ Em sua primeira aparição na via das 
pentoses-fosfato, a transcetolase transfere 
C-1 e C-2 da xilulose-5-fosfato para a 
ribose-5-fosfato, formando o produto de 
sete carbonos sedoeptulose-7-fosfato
➢ O fragmento de três carbonos 
remanescente da xilulose é o gliceraldeído-
3-fosfato.
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
✓ Transaldolase:
➢ Catalisa a reação em que um fragmento 
de três carbonos é removido da 
sedoeptulose-7-fosfato e condensado com 
o gliceraldeído-3-fosfato, formando frutose-
6-fosfato e a tetrose eritrose-4-fosfato. 
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
➢ Nesse ponto, a transcetolase age 
novamente, formando frutose-6-fosfato e 
gliceraldeído-3-fosfato a partir de eritrose-
4-fosfato e xilulose-5-fosfato.
A fase não oxidativa recicla as 
pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
✓ Duas moléculas de gliceraldeído-3-
fosfatoformadas por duas repetições 
dessas reações podem ser convertidas 
em uma molécula de frutose-1,6-
bisfosfato
✓ Por fim, a frutose 1,6 bifosfatase e a 
fosfo-hexose-isomerase convertem 
frutose-1,6-bisfosfato em glicose-6-
fosfato. No total, seis pentoses-fosfato 
foram convertidas em cinco hexoses-
fosfato– agora o ciclo está completo.
Funções 
adicionais do 
NADPH
Funções adicionais 
do NADPH
• Em diversas reações oxidativas do metabolismo, 
são produzidas espécies reativas de oxigênio 
(ROS), devido à redução parcial do oxigênio 
molecular
✓ são também resultantes da ingestão de 
substâncias exógenas (drogas, medicamentos).
• Estas espécies radicalares reagem praticamente com 
qualquer composto, as macromoléculas inclusive, 
causando alterações estruturais irreversíveis.
• Os organismos dispõem de sistemas enzimáticos 
(superóxido dismutase e catalase) e não 
enzimáticos (vitaminas antioxidantes) capazes de 
dissipar os radicais livres. 
• O NADPH constitui uma reserva importante de 
poder redutor, imprescindível não só para as 
sínteses redutivas, mas também para os 
mecanismos celulares que previnem o estresse 
oxidativo. 
• Nesses processos antioxidantes, o NADPH atua em 
associação com o tripeptídio glutationa (γ-
glutamilcisteinilglicina)
Funções adicionais 
do NADPH
• As hemácias são células particularmente 
sensíveis ao dano oxidativo, por disporem 
de um leque de vias metabólicas muito 
restrito, sendo incapazes de repor 
macromoléculas danificadas. 
• A exposição a concentrações aumentadas 
de espécies reativas de oxigênio provoca, 
entre outras coisas, a peroxidação de 
lipídios e a oxidação do íon ferroso da 
hemoglobina.
• A peroxidação de fosfolipídios componentes 
da membrana plasmática ocasiona a ruptura 
da estrutura da membrana, provocando lise 
da hemácia.
• Em mamíferos, a glutationa é um dos principais 
agentes redutores de dissulfetos e peróxidos; o 
NADPH reduz a glutationa oxidada, sendo o 
redutor primário da glutationa redutase e de 
outras enzimas que catabolizam ROS.
Funções adicionais 
do NADPH
• O NADPH contribui ainda para a manutenção 
do íon de ferro do grupo heme da 
hemoglobina, tornando-a capaz de ligar-se 
com o oxigênio
• O NADPH também participa de um processo 
que gera ROS
✓ É a coenzima das NADPH oxidases de 
leucócitos que catalisam a produção de radical 
superóxido e água oxigenada, que eliminam as 
bactérias fagocitadas.
Deficiência 
genética de glicose 
6-fosfato 
desidrogenase
• Estão descritas numerosas mutações no 
gene de glicose 6-fosfato desidrogenase, 
que resultam em redução de 3 a 30% da 
atividade normal da enzima nas hemácias.
• A atividade residual é suficiente para que 
os portadores sejam assintomáticos. 
✓ Entretanto, condições em que são geradas 
quantidades grandes de espécies reativas de 
oxigênio exigem também quantidades grandes 
de NADPH, que esses indivíduos são incapazes 
de produzir — instala-se, então um quadro de 
anemia hemolítica grave.
Deficiência 
genética de glicose 
6-fosfato 
desidrogenase
• A falta parcial da enzima pode ser 
benéfica, embora em circunstâncias 
muito definidas e restritas — a 
distribuição geográfica dos 400 milhões 
de portadores desta carência enzimática 
correlaciona-se com regiões onde a 
malária é moléstia endêmica. 
✓ A frequência de portadores em algumas 
dessas regiões chega a 25%, mostrando 
que o gene mutante confere alguma 
proteção contra o Plasmodium falciparum, 
a principal espécie causadora da malária. 
Deficiência 
genética de glicose 
6-fosfato 
desidrogenase
✓ Como este protozoário cumpre parte de 
seu ciclo vital nas hemácias, é provável 
que hemácias com baixa concentração de 
NADPH constituam um ambiente inóspito 
para o seu crescimento.
✓ A contrapartida do efeito protetor (redução 
do risco de contrair malária grave) do 
defeito genético é uma suscetibilidade 
aumentada ao estresse oxidativo.
	Slide 1: Metabolismo de Carboidratos: Via das Pentoses Fosfato
	Slide 2: Introdução
	Slide 3: Introdução
	Slide 4: Introdução
	Slide 5: Introdução
	Slide 6: Funções da via das pentoses fosfato:
	Slide 7: Funções da via das pentoses fosfato:
	Slide 8: Funções da via das pentoses fosfato:
	Slide 9: Funções da via das pentoses fosfato:
	Slide 10: Funções da via das pentoses fosfato:
	Slide 11: Um breve resumo da via
	Slide 12: Etapas da via das pentoses fosfato
	Slide 13: A fase oxidativa produz NADPH e pentoses-fosfato
	Slide 14: A fase oxidativa produz NADPH e pentoses-fosfato
	Slide 15: A fase oxidativa produz NADPH e pentoses-fosfato
	Slide 16: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 17: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 18: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 19: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 20: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 21: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 22: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 23: A fase não oxidativa recicla as pentoses-fosfato a glicose-6-fosfato
	Slide 24: Funções adicionais do NADPH
	Slide 25: Funções adicionais do NADPH
	Slide 26: Funções adicionais do NADPH
	Slide 27: Funções adicionais do NADPH
	Slide 28: Deficiência genética de glicose 6-fosfato desidrogenase
	Slide 29: Deficiência genética de glicose 6-fosfato desidrogenase
	Slide 30: Deficiência genética de glicose 6-fosfato desidrogenase