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Via das Pentoses Fosfato

Via das Pentoses Fosfato

A via das pentoses fosfato (também conhecida como hexose monofosfato (HMP) shunt)) é um importante processo fisiológico que pode ocorrer em 2 fases: oxidativa e não oxidativa. A fase oxidativa utiliza glicose-6-fosfato para produzir nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH) e ribulose-5-fosfato (que pode ser convertida em ribose-5-fosfato). A fase não oxidativa é uma coleção de várias reações reversíveis nas quais os intermediários estão conectados a várias outras vias, incluindo síntese de nucleotídeos, síntese de aminoácidos aromáticos e glicólise.

Última atualização: Apr 17, 2025

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Conteúdo

Definição e Função

Definição

A via das pentoses fosfato origina, através de várias reações, moléculas de fosfato de dinucleotídeo de nicotinamida e adenina (NADPH, pela sigla em inglês) e ribose-5-fosfato. Esta via ocorre paralelamente à glicólise.

Localização

A via das pentoses fosfato ocorre no citoplasma das células.

Função

A via das pentoses fosfato origina intermediários, que são utilizados para variados fins:

  • NADPH:
    • Reduz a glutationa (evita os danos oxidativos)
    • Participa na biossíntese de ácidos gordos e colesterol
  • Ribose-5-fosfato: precursor importante para a biossíntese de nucleotídeos
  • Eritrose-4-fosfato: utilizado para o metabolismo de aminoácidos aromáticos
  • Os outros metabólitos podem ser usados para:
    • Glicólise
    • Gliconeogénese
Pentose phosphate pathway intermediates

Intermediários da via das pentoses fosfato:
A glicose-6-fosfato (G-6-P), frutose-6-fosfato (F-6-P) e gliceraldeído-3-fosfato (GLYAL-3-P) são intermediários da glicólise. A ribose-5-fosfato (R-5-P) é utilizada na síntese de nucleotídeos, enquanto a eritrose-4-fosfato (E-4-P) é utilizada na síntese de aminoácidos aromáticos. Na linha inferior encontram-se representados os açúcares que raramente, ou nunca, são encontrados fora da via das pentoses fosfato.

Imagem por Lecturio.
The pentose phosphate pathway

A via das pentoses fosfato funciona como um ponto de combinação entre várias vias.
A imagem apresentada mostra os múltiplos pontos de entrada e saída de metabólitos, incluindo a síntese de nucleotídeos, síntese de aminoácidos aromáticos, glicólise e gliconeogênese
NADPH: fosfato dinucleotídeo de nicotinamida e adenina
P: Fosfato
G: Glicose
PG: Fosfogluconato
L: Lactona
Ru: Ribulose
R: Ribose
Xu: xilulose
S: Sedoheptulose
GLIAL: gliceraldeído

Imagem por Lecturio.

Vídeos recomendados

02:34
The Pentose Phosphate Pathway Introduction

Fases Oxidativa e não Oxidativa

A via das pentoses fostato é dividida em 2 fases principais:

  • Fase oxidativa (irreversível)
  • Fase não oxidativa (reversível)

Fase oxidativa

A fase oxidativa consiste numa fase irreversível composta por 3 etapas.

Substratos iniciais:

  • Glicose-6-fosfato
  • 2 moléculas de NADP +
  • H₂O

Reações:

  1. Desidrogenação do átomo C1 da glicose-6-fosfato → 6-fosfogluconolactona
    • Reação catalisada pela enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD)
    • Etapa limitante
    • A molécula de NADP+ é reduzida → NADPH
  2. A 6-Fosfogluconolactonase hidrolisa a 6-fosfogluconolactona → 6-fosfogluconato
  3. Descarboxilação oxidativa da 6-fosfogluconato pela 6-fosfogluconato desidrogenase → ribulose-5-fosfato:
    • A molécula de NADP+ é reduzida → NADPH
    • Ocorre a produção de CO2.

Produtos finais:

  • 2 moléculas de NADPH
  • 1 molécula de CO2
  • Ribulose-5-fosfato
Fase oxidativa da via das pentoses fosfato

Na fase oxidativa ocorre a conversão da glicose-6-fosfato (1) em ribulose-5-fosfato (4), dando origem a 2 moléculas de NADPH.
NADPH: Fosfato dinucleotídeo de nicotinamida e adenina

Imagem: “Ox Pentose phosphate pathway” por Yikrazuul. Licença: Domínio Público

Fase não oxidativa

A fase não oxidativa é reversível e utiliza as isomerases para formar os intermediários dos açúcares, que são utilizados na glicólise e na biossíntese de nucleotídeos.

  1. Ribulose-5-fosfato ⇆ convertida em:
    • Xilulose-5-fosfato (pela ribulose-5-fosfato epimerase) ou
    • Ribose-5-fosfato (pela ribose-5-fosfato isomerase)
  2. Xilulose-5-fosfato + ribose-5-fosfato ⇆ gliceraldeído-3-fosfato + sedo-heptulose-7-fosfato
    • Catalisada pela enzima transcetolase
    • Para que a reação ocorra é necessária tiamina pirofosfato.
  3. A transaldolase é responsável por transferir um grupo aldeído da sedoheptulose-7-fosfato para o gliceraldeído-3-fosfato ⇆ eritrose-4-fosfato + frutose-6-fosfato
  4. Adicionalmente, ocorre a seguinte reação: eritrose-4-fosfato + xilulose-5-fosfato ⇆ frutose-6-fosfato + gliceraldeído-3-fosfato
    • Catalisada pela enzima transcetolase
    • Para que a reação ocorra é necessária tiamina pirofosfato.
    • Origina intermediários utilizados na glicólise e na gliconeogênese
Rearrangement within the nonoxidative phase of the pentose phosphate pathway (part1)

Rearranjo dentro da fase não oxidativa da via das pentose fosfato:
A transcetolase transfere 2 carbonos de xilulose-5-fosfato (Xu-5-P) para ribose-5-fosfato (R-5-P) para produzir sedo-heptulose-7-fosfato (S-7-P) e gliceraldeído-3-fosfato (GLICAL-3-P).

Imagem por Lecturio.
Rearrangement within the nonoxidative phase of the pentose phosphate pathway (part2)

Rearranjo na fase não oxidativa da via das pentoses fosfato:
A transaldolase transfere um carbono de sedoheptulose-7-fosfato (S-7-P) para gliceraldeído-3-fosfato (GLYCAL-3-P) para produzir eritrose-4-fosfato (E-4-P) e frutose-6-fosfato (F-6-P).

Imagem por Lecturio.
Rearrangement within the nonoxidative phase of the pentose phosphate pathway (part3)

Rearranjo na fase não oxidativa da via das pentoses fosfato:
A transcetolase transfere 2 carbonos de xilulose-5-fosfato (Xu-5-P) para eritrose-4-fosfato (E-4-P) para produzir a frutose-6-fosfato (F-6-P) e o gliceraldeído-3-fosfato (GLIAL-3-P).

Imagem por Lecturio.

Vídeos recomendados

05:02
Pathway Overview and Reactions – Part 1
09:15
Pathway Overview and Reactions – Part 2

Regulação da Via das Pentoses Fosfato

  • A etapa “chave” que regula a via das pentoses fosfato é a reação limitante da velocidade, que é catalisada pela G6PD:
    • Induzida por:
      • NADP +
      • Glicose-6-fosfato
    • Inibida por:
      • NADPH (mecanismo chave do feedback negativo)
      • Acetil coenzima A (CoA)
  • No entanto, é de denotar que existem possíveis vias alternativas:
    • Vários pontos de entrada e de saída
    • Vários intermediários possíveis
    • Reações reversíveis (sobretudo na fase não oxidativa)

Relevância Clínica

  • Deficiência da G6PD: forma de anemia hemolítica intravascular herdada de forma recessiva ligada ao X. A deficiência da G6PD resulta numa quantidade insuficiente de NADPH, sem a qual não ocorre a redução da glutationa ao nível dos eritrócitos. Desta forma, os eritrócitos não são protegidos contra o stress oxidativo, com consequentes lesões e hemólise.
  • Malária: doença parasitária infecciosa causada pelo género Plasmodium. A deficiência da G6PD pode, possivelmente, proteger os indivíduos contra a malária (os parasitas necessitam do NADPH).
  • Défice da transaldolase: patologia congénita, extremamente rara, que afeta o metabolismo e pode levar à hidropisia fetal, disfunção hepática, cardiopatia congénita e dismorfia facial. A confirmação do diagnóstico é feita através do teste genético. Não existe tratamento; no entanto, alguns doentes beneficiam do transplante hepático.
  • Glicólise: via metabólica central responsável pela degradação da glicose e que desempenha um papel importante na formação de energia livre para a célula e metabolitos para posterior degradação oxidativa. As moléculas de glicose-6-fosfato, frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato são utilizadas na glicólise e na via das pentoses fosfato.

Referências

  1. Alberts, B., Heald, R., Johnson, A., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., & Wilson, J. (2022). Molecular biology of the cell (7th ed.). W.W. Norton & Company.
  2. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Gatto, G. J., & Stryer, L. (2023). Biochemistry (10th ed.). W.H. Freeman and Company.
  3. Ghanem, N., Amin, S. A., Abraham, A., Roy, K., & Mukherjee, A. (2021). The pentose phosphate pathway in cancer: Regulation and therapeutic opportunities. Chemotherapy, 66(5-6), 179-191. https://doi.org/10.1159/000519784
  4. Morelli, A. M., & Scholkmann, F. (2024). Should the standard model of cellular energy metabolism be reconsidered? Possible coupling between the pentose phosphate pathway, glycolysis and extra-mitochondrial oxidative phosphorylation. Biochimie, 221, 99-109. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2024.01.018
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2021). Lehninger principles of biochemistry (8th ed.). W.H. Freeman.
  6. Qiao, J., Huang, Y., Xia, Y., Chu, P., Yan, W., & Liu, Y. (2025). The pentose phosphate pathway: From mechanisms to implications for gastrointestinal cancers. International Journal of Molecular Sciences, 26(2), 610. https://doi.org/10.3390/ijms26020610
  7. Rashida, Z., & Laxman, S. (2021). The pentose phosphate pathway and organization of metabolic networks enabling growth programs. Current Opinion in Systems Biology, 28, 100390. https://doi.org/10.1016/j.coisb.2021.100390
  8. Shah, S. S., Klaassen, D. L., Rathod, P. K., & Abraham, N. G. (2024). The global role of G6PD in infection and immunity. Frontiers in Immunology, 15. https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1393213
  9. TeSlaa, T., Ducker, G. S., & Rabinowitz, J. D. (2023). The pentose phosphate pathway in health and disease. Nature Metabolism, 5(8), 1275-1289. https://doi.org/10.1038/s42255-023-00863-2

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