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Fique por dentro! cursomeds.com.br VIA DAS PENTOSES FOSFATO Prof.ª: Marina Pereira Rocha A via das pentoses-fosfato ou rota das pentoses é um caminho alternativo do metabolismo da glicose. Ou seja, durante as fases que ocorrem na via glicolítica, intermediários são desviados por essa via. Não é o objetivo desta via a geração de ATP, mas exerce algumas funções: 1. Produz NADPH para as síntese redutivas, tais como: as biossínteses dos ácidos graxos e dos esteroides. Realiza a reciclagem do NADP. 2. Produz ribose para as biossíntese dos nucleotídeos e dos ácidos nucléicos, que serão utilizados para a produção de DNA e RNA. 3. Produz eritrose-4-fosfato que combina-se com o fosfoenolpiruvato (PEP) na reação inicial que produz compostos fenólicos vegetais, incluindo aminoácidos aromáticos e precursores de lignina, flavonoides e fitoalexinas gera intermediários do ciclo de Krebs. Relembrando... NADH: participa da conversão de energia liberada pela oxidação de metabólitos em ATP (fosforilação oxidativa). NADPH: Transfere elétrons da oxidação de processos de biossíntese redutora. A via das pentoses-fosfato (desvio da hexose-monofosfato) é um percurso mais complexo do que a glicólise. Trata-se de um processo multicíclico no qual três moléculas de glicose-6-fosfato produzem três moléculas de CO2 e três resíduos de cinco carbonos. Estes resíduos se rearranjam para gerar duas moléculas de glicose-6-fosfato e uma molécula de um intermediário da glicólise, o gliceraldeído-3-fosfato. Desde que duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato possam regenerar a glicose-6-fosfato, a via pode conduzir a completa oxidação da glicose. 3 Glicose-6-P + 6 NADP+ → 3 CO2 + 2 Glicose-6-P + Gliceraldeído-3-P + 6 NADPH + 6 H+ A sequência de reações da via pode ser dividida em duas fases (Figura 1) Fase oxidativa, irreversível Fique por dentro! cursomeds.com.br A glicose 6-P sofre desidrogenação e descarboxilação formando uma pentose, a ribulose-5-P. A célula está precisando de ribose e reciclar o NADPH (Figura 2). Fase não-oxidativa, reversível A ribulose-5-P é convertida a glicose-6-P por uma série de reações envolvendo principalmente duas enzimas: a transcetolase e a transaldolase. A célula não está precisando de ribose, mas precisa reciclar o NADPH (Figura 3). Na via das pentoses, a glicose-6-fosfato que é produzida pela primeira etapa de oxidação da glicose é desviada para a produção de 6-fosfogliconato. Essa via das pentoses ocorre para a produção de ribose e reciclagem do NADP. No entanto, após a produção dos produtos de interesse há um rearranjo das moléculas para retorno a via glicolítica visando a produção de ATP. Figura 1: Esquema da via das pentoses Figura 2. Fase oxidativa da via das pentoses Fique por dentro! cursomeds.com.br Figura 3. Fase não-oxidativa da via das pentoses Fique por dentro! cursomeds.com.br A duas principais vias do catabolismo da glicose são a glicólise e a rota das pentoses, no entanto, essas vias têm pouco em comum. Apesar de alguns metabólitos serem comuns (por exemplo, a glicose-6-P) a via das pentoses é marcadamente diferente da glicólise. Assim, na via das pentoses a oxidação ocorre nas primeiras reações utilizando o NADP ao invés do NAD, e o CO2, que não se forma em toda a via glicolítica, é um produto característico da via das pentoses fosfato, além disso ocorre formação de ribose-fosfato. O fluxo da glicose 6-P depende da necessidade de NADPH, ribose 5-P e ATP e ocorre basicamente em quatro diferentes caminhos: 1. Quando é necessário mais ribose-5-P do que de NADPH, a maior parte da glicose-6-P é convertida em frutose-6-P e gliceraldeído 3-P pela via glicolítica. Então a transaldolase e a transcetolase convertem duas moléculas de frutose-6-P e uma de gliceraldeído-3-P em três moléculas de ribose-5-P pela reversão das reações antes descritas. A estequiometria desse modo de via é: Glicose 6-P + ATP → 6 ribose 5-P + ADP + H+ Fique por dentro! cursomeds.com.br 2. Necessidades equilibradas de NADPH e ribose 5-P. A reação predominante nessas condições é a formação de dois NADPH e uma ribose 5-P a partir de glicose 6-P pela via oxidativa da Via Pentose Fosfato. A estequiometria desse modo é: Glicose 6-P + 2 NADP+ + H2O → ribose 5-P + 2 NADPH + 2 H+ + CO2 3. Necessidade muito maior de NADPH do que ribose 5-P, a glicose 6-P é completamente oxidada a CO2. Três grupos de reação estão ativos nessa situação. Primeiro, forma-se dois NADPH e uma ribose 5-P pela via oxidativa da via das pentoses. Então, a ribose 5-P é convertida em frutose 6-P e gliceraldeído 3-P pela transcetolase e transaldolase. Finalmente, a glicose 6-P é re-sintetizada a partir da frutose 6-P e do gliceraldeído 3-P pela via gliconeogênica. As estequiometrias desses três conjuntos de reações são: 6 Glicose 6-P + 12 NADP+ + 6 H2O → 6 ribose 5-P + 12 NADPH + 12 H+ + 6CO2 6 ribose 5-P → 4 Frutose 6-P + 2 gliceraldeído 3-P 4 Frutose 6-P + 2 Gliceraldeído 3-P + H2O → 5 Glicose 6-P + Pi A soma dessa reações é: Glicose 6-P + 12 NADP+ + 7 H2O → 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + Pi Assim, o equivalente a uma glicose 6-P pode ser completamente oxidado a CO2 com a concomitante produção de NADPH. A essência dessas reações é que a ribose produzida pela via pentose-fosfato é reciclada para glicose 6-P por transcetolase, transaldolases e por algumas enzimas da via gliconeogênese. 4. Necessidade muito maior de NADPH do que de ribose 5-P, a glicose 6-P é convertida a piruvato. A frutose 6-P e o gliceraldeído 3-P derivado da ribose 5-P entram na via glicolítica em vez de reverterem a glicose 6-P. Desse modo geram-se concomitantemente ATP e NADPH, e cinco dos seis carbonos da glicose 6-P emergem em piruvato: 3 Glicose 6-P + 6 NADP+ + 5 NAD+ + 5Pi + 8 ADP → 5 piruvato + 3 CO2 + 6 NADPH + 5 NADH + 8 ATP + 2 H2O + 8 H+ Fique por dentro! cursomeds.com.br O pool de triose fosfato/pentose fosfato incluem diversos grupos intermediários de açúcares: ribulose 5-P, ribose 5-P, xilulose 5-P, diidroxiacetona fosfato, gliceraldeído 3-P, sedoheptulose 7-P, eritrose 4-P e frutose 1,6-bisfosfato. A frutose 1,6-bisfosfato é usualmente considerada como parte do pool de hexose fosfato, e também como um substrato para as enzimas transaldolase e transcetolase, funcionando como um componente de ambos pools metabólicos. A glicólise e a via das pentoses fosfato são ligados por muitas partes intermediárias, não apenas para produzir co-fatores ricos em energia, mas também para gerar esqueleto de carbono requerido para reações biossintéticas. Em resumo, a glicólise, a via das pentoses fosfato e vários caminhos da biossíntese são integrados em plantas pela relação entre o pool de triose/ pentose fosfato. Na glicólise, após a conversão da frutose 6-P para frutose 1,6-bisP, a reação catalisada pela aldolase da frutose 1,6 bifosfato e isomerase da triose-fosfato são reversíveis. Similarmente, parte da reação da via das pentoses fosfato é também reversível, incluindo o passo catalisado pela epimerase da ribulose 5-P, isomerase da ribose 5-P, transcetolase e transaldolase. Essas reações de reversibilidade serve para manter o pool de triose-P/ pentose-P localizado no citossol e plastídio em equilíbrio. Regulação da via das pentoses A atividade da via das pentoses vai variar de acordo com tecido, sendo mais intensa em tecidos que ativam ácidos graxos ativamente, como é o caso do fígado e do tecido adiposo. As duas desidrogenases que participam da via convertem NADP a NADPH e vão ser inibidas competitivamente por NADPH. A utilização da glicose-6-fosfato pela via das pentoses ou pela glicólise vai depender das relações ATP/ADP e NADPH/NADP existentes nas células. • Quando a relação ATP/ADP é baixa, a glicose vai ser degradada pela via glicolítica, produzindo ATP; não vai ocorrera síntese de ácidos gordos e a relação NADPH/NADP é alta, inibindo a via das pentoses. • Mas se a relação ATP/ADP é alta, a via glicolítica fica inibida e a síntese de ácidos gordos é favorecida, consumindo NADPH e eliminando a inibição das desidrogenases. https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADgado https://pt.wikipedia.org/wiki/Tecido_adiposo https://pt.wikipedia.org/wiki/Desidrogenase Fique por dentro! cursomeds.com.br Portanto quando a carga energética das células é alta, o consumo de glicose-6-fosfato pela via das pentoses é favorecida. A via das pentoses é ativa quando as taxas glicémicas são altas; os níveis altos de insulina resultantes acarretam, no tecido adiposo, aumento da permeabilidade à glicose e, no fígado, intensa síntese de glicocinase. Essas duas condições propiciam a síntese de ácidos graxos, que também é estimulada pela insulina. Então: A entrada de Glicose-6-P na via glicolítica ou na via das Pentoses-fosfato é basicamente determinada pelas concentrações relativas de NADP+ e NADPH (Figura 4). Figura 4: Regulação da via das pentoses-fosfato. Via das pentoses e as espécies reativas de oxigênio O papel protetor da glutationa como antioxidante durante a atividade física tem sido extensivamente investigado. Há muitas evidências de que a glutationa é um dos principais antioxidantes do tecido muscular esquelético exercendo função vital na manutenção do estado redox intracelular durante a contração. A glutationa é composta de três aminoácidos: glutamato, cisteína e glicina. É uma molécula essencial o ambiente redutor numa célula. Ou seja, serve com um redutor. Pode ser conjugada a drogas (fármacos), aumentando sua solubilidade e biodisponibilidade (excreção) (Figura 5). https://pt.wikipedia.org/wiki/Insulina https://pt.wikipedia.org/wiki/Glicose https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Glicocinase&action=edit&redlink=1 https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=S%C3%ADntese_de_%C3%A1cidos_graxos&action=edit&redlink=1 https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=S%C3%ADntese_de_%C3%A1cidos_graxos&action=edit&redlink=1 Fique por dentro! cursomeds.com.br As hemácias tem os seus 120 dias de vida. Ela tem um tripeptideo que está o tempo todo sendo oxidado, que é a glutationa. Usa via oxidativa pra converter glicose 6-P em ribose, gerando nadph pra glutationa redutase regenerar glutationa que volta pro estado reduzido. Glutationa peroxidase consegue neutralizar os peróxidos que vão sendo formados. NADPH atua como fornecedor de elétrons para regeneração da glutationa, para manter a proteção da célula contra espécies reativas de oxigênio. Formação de espécies reativas de oxigênio podem levar a hemácia à morte. Molécula totalmente reduzida: não reage com nada. O NADPH gerado pela via pentose fosfato desempenha um papel vital em proteger as células de espécies reativas de oxigênio (ROS). As espécies químicas reativas de oxigênio geradas no metabolismo oxidativo infligem dano a todas as classes de macromoléculas e podem pôr fim conduzir à morte celular. Deficiência de glicose 6- fosfato desidrogenase Doença hereditária que causa grave anemia (induzida por drogas) devido à falta de NADPH nas hemácias (redução de glutationa). Glutationa reduzida protege contra estresse oxidativo e manutenção da integridade da membrana do eritrócito. Os sintomas mais evidentes são: urina escura, esplenomegalia, fadiga, pele amarela, frequência cardíaca aumentada. Pessoas com essa deficiência desenvolvem uma doença chamada Anemia induzida por agentes externos. Essa pessoa tem dificuldade de produzir NADPH (hemácia vive menos, pois não neutralizam-se os ROS que estão ali). Se a pessoa passa expõe a um tratamento onde envolve muita produção de ROS, passa por uma morta acelerada de hemácias, a chamada anemia induzida por drogas. Exemplo: antimalárico. Pessoas que vivem em área agrícola e tem contato constante com pesticidas, e que tem deficiência da mesma enzima, também tem o mesmo tipo de coisas, pois causa envelhecimento celular. Os eritrócitos transportam oxigênio. Eles também são ficos em Fe(II) reduzido. Por isso, há uma grande quantidade de formas reativas de oxigênio formadas no eritrócito. O eritrócito não tem mitocôndria e depende da glicose com sua única fonte de energia. Até 10% da glicose na hemácia é utilizada pela via das pentoses para produção de NADPH para reduzir glutationa oxidada. Figura 5: Espécies reativas de oxigênio e glutationa. Fique por dentro! cursomeds.com.br Referência LEHNINGER, A.L.; NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica. 6. ed. São Paulo: Artmed, 2014. 1328p.
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