Vía de las Pentosas Fosfato

La vía de las pentosas fosfato (también conocida como derivación de hexosa monofosfato) es un proceso fisiológico importante que puede ocurrir en 2 fases: oxidativa y no oxidativa. La fase oxidativa utiliza glucosa-6-fosfato para producir nicotinamida adenina dinucleótido fosfato hidruro (NADPH, por sus siglas en inglés) y ribulosa-5-fosfato (que puede convertirse en ribosa-5-fosfato). La fase no oxidativa es una colección de varias reacciones reversibles en las que los intermediarios están conectados a varias otras vías, incluida la síntesis de nucleótidos, síntesis de aminoácidos aromáticos y glucólisis.

Última actualización: Abr 10, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Contenido

Definición y Función

Fases Oxidativas y No Oxidativas

Regulación de la Vía de las Pentosas Fosfato

Relevancia Clínica

Referencias

Definición y Función

Definición

La vía de las pentosas fosfato genera nicotinamida adenina dinucleótido fosfato y ribosa-5-fosfato a través de una serie de reacciones y ocurre paralelamente a la glucólisis.

Localización

La vía de las pentosas fosfato se produce en el citoplasma de las células.

Función

La ruta de las pentosas fosfato genera intermediarios que se utilizan para múltiples propósitos:

NADPH:
- Reducción de glutatión (previene el daño oxidativo)
- Biosíntesis de ácidos grasos y colesterol
Ribosa-5-fosfato: un precursor importante para la biosíntesis de nucleótidos
Eritrosa-4-fosfato: utilizado para el metabolismo de aminoácidos aromáticos
Otros metabolitos pueden utilizarse para:
- Glucólisis
- Gluconeogénesis

Pentose phosphate pathway intermediates — Intermedios de la ruta de las pentosas fosfato:
La glucosa-6-fosfato (G-6-P), la fructosa-6-fosfato (F-6-P) y el gliceraldehído-3-fosfato (GLYAL-3-P) son productos intermediarios de la glucólisis. La ribosa-5-fosfato (R-5-P) se utiliza en la síntesis de nucleótidos, mientras que la eritrosa-4-fosfato (E-4-P) se utiliza en la síntesis de aminoácidos aromáticos. La fila inferior muestra los azúcares que rara vez o nunca se encuentran fuera de la vía de las pentosas fosfato.
Imagen por Lecturio.

The pentose phosphate pathway — Intermedios de la ruta de las pentosas fosfato:
La glucosa-6-fosfato (G-6-P), la fructosa-6-fosfato (F-6-P) y el gliceraldehído-3-fosfato (GLYAL-3-P) son productos intermediarios de la glucólisis. La ribosa-5-fosfato (R-5-P) se utiliza en la síntesis de nucleótidos, mientras que la eritrosa-4-fosfato (E-4-P) se utiliza en la síntesis de aminoácidos aromáticos. La fila inferior muestra los azúcares que rara vez o nunca se encuentran fuera de la vía de las pentosas fosfato.
Imagen por Lecturio.

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02:34

The Pentose Phosphate Pathway Introduction

Fases Oxidativas y No Oxidativas

Existen 2 fases principales que comprenden la vía de las pentosas fosfato:

Fase oxidativa (irreversible)
Fase no oxidativa (reversible)

Fase oxidativa

La fase oxidativa es un proceso irreversible de 3 pasos

Moléculas iniciales:

Glucosa-6-fosfato
2 NADP⁺
H₂O

Reacciones:

Deshidrogenación en el átomo C1 de glucosa-6-fosfato → 6-fosfogluconolactona
- Catalizada por glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD)
- Paso limitante
- NADP⁺ se reduce → NADPH
La 6-fosfogluconolactonasa hidroliza la 6-fosfogluconolactona → 6-fosfogluconato
Descarboxilación oxidativa de 6-fosfogluconato por 6-fosfogluconato deshidrogenasa → ribulosa-5-fosfato:
- NADP⁺ se reduce → NADPH
- Se produce CO₂_.

Productos:

2 NADPH
_{1 CO₂}
Ribulosa-5-fosfato

Fase oxidativa de la ruta de las pentosas fosfato — La fase oxidativa convierte la glucosa-6-fosfato (1) en ribulosa-5-fosfato (4), formando 2 moléculas de NADPH en el proceso.
NADPH: nicotinamida adenina dinucleótido fosfato
Imagen: “*Ox Pentose phosphate pathway”por Yikrazuul.* Licencia: Dominio Público

Fase no oxidativa

La fase no oxidativa es reversible y utiliza isomerasas para formar azúcares intermediarios que se utilizan en la glucólisis y la biosíntesis de nucleótidos.

Ribulosa-5-fosfato ⇆ ya sea:
- Xilulosa-5-fosfato (por ribulosa-5-fosfato epimerasa) o
- Ribosa-5-fosfato (por ribosa-5-fosfato isomerasa)
Xilulosa-5-fosfato + ribosa-5-fosfato ⇆ gliceraldehído-3-fosfato + sedoheptulosa-7-fosfato
- Catalizada por transcetolasa
- La reacción requiere de pirofosfato de tiamina.
La transaldolasa transfiere un grupo aldehído de la sedoheptulosa-7-fosfato al gliceraldehído-3-fosfato ⇆ eritrosa-4-fosfato + fructosa-6-fosfato
Además, se produce la siguiente reacción: eritrosa-4-fosfato + xilulosa-5-fosfato ⇆ fructosa-6-fosfato + gliceraldehído-3-fosfato
- Catalizada por transcetolasa
- La reacción requiere de pirofosfato de tiamina.
- Crea intermediarios para la glucólisis y la gluconeogénesis

Rearrangement within the nonoxidative phase of the pentose phosphate pathway (part1) — Reordenamiento dentro de la fase no oxidativa de la vía de las pentosas fosfato:
La transcetolasa transfiere 2 carbonos de xilulosa-5-fosfato (Xu-5-P) a ribosa-5-fosfato (R-5-P) para producir sedoheptulosa-7-fosfato (S-7-P) y gliceraldehído-3-fosfato (GLICAL-3-P).
Imagen por Lecturio.

Rearrangement within the nonoxidative phase of the pentose phosphate pathway (part2) — Reordenamiento dentro de la fase no oxidativa de la vía de las pentosas fosfato:
La transcetolasa transfiere 2 carbonos de xilulosa-5-fosfato (Xu-5-P) a ribosa-5-fosfato (R-5-P) para producir sedoheptulosa-7-fosfato (S-7-P) y gliceraldehído-3-fosfato (GLICAL-3-P).
Imagen por Lecturio.

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05:02

Pathway Overview and Reactions – Part 1

09:15

Pathway Overview and Reactions – Part 2

Regulación de la Vía de las Pentosas Fosfato

El paso regulador clave de la vía de las pentosas fosfato es la reacción limitante de la velocidad catalizada por G6PD:
- Estimulada por:
  - NADP⁺
  - Glucosa-6-fosfato
- Inhibida por:
  - NADPH (mecanismo clave de retroalimentación negativa)
  - Acetil coenzima A
Sin embargo, se debe tener en cuenta que los movimientos alternativos a través de la vía son posibles debido a:
- Múltiples puntos de entrada y salida
- Múltiples intermediarios posibles
- Reacciones reversibles (particularmente en la fase no oxidativa)

Relevancia Clínica

Deficiencia de G6PD: un tipo de anemia hemolítica intravascular que se hereda de forma recesiva ligada al cromosoma X. Una deficiencia de G6PD da como resultado una cantidad insuficiente de NADPH, sin la cual no se puede reducir el glutatión en los eritrocitos. Los eritrocitos no están protegidos de los factores de estrés oxidativos, lo que provoca daños y hemólisis.
Malaria: enfermedad infecciosa parasitaria causada por el género Plasmodium. Una deficiencia de G6PD puede potencialmente proteger a los pacientes de la malaria (los parásitos requieren NADPH).
Deficiencia de transaldolasa: una afección congénita extremadamente rara que afecta el metabolismo y puede provocar hidropesía fetal, disfunción hepática, enfermedad cardiaca congénita y rasgos faciales dismórficos. Las pruebas genéticas confirman el diagnóstico. No existe tratamiento; sin embargo, el trasplante de hígado puede beneficiar a algunos pacientes.
Glucólisis: una vía metabólica central que es responsable de la descomposición de la glucosa y juega un papel vital en la generación de energía libre para la célula y metabolitos para una mayor degradación oxidativa. La glucosa-6-fosfato, la fructosa-6-fosfato y el gliceraldehído-3-fosfato se utilizan tanto en la glucólisis como en la vía de las pentosas fosfato.

Referencias

Jin, L., Zhou, Y. (2019). Crucial role of pentose phosphate pathway in malignant tumors. Onc Letters. 4213-4221. https://www.spandidos-publications.com/10.3892/ol.2019.10112
Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L. (2002). 20.3 The Pentose Phosphate Pathway Generates NADPH and Synthesizes Five-Carbon Sugars. In Biochemistry. 5th edition. New York: W H Freeman. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22416/
Patra, K.C., Hay, N. (2014). The pentose phosphate pathway and cancer. Trends in Biochemical Sciences. 39, 347-354. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2014.06.005

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