Definição
Também conhecido como o pentoses fosfato de derivação, Pentoses Fosfato Caminho (PPP) é uma das vias metabólicas (os outros sendo a glicólise e ciclo de Krebs) que, especificamente, serve para produzir NADPH (Redução da nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato é uma forma reduzida do NADP+) e ribose 5-trifosfato (R5P).,
Os produtos da Via do fosfato de Pentose são essenciais para o funcionamento normal das células e para a proliferação, tornando o PPP um dos processos metabólicos mais importantes em vários organismos.
* A Ribose 5 fosfato é necessário para a síntese de ácidos nucleicos, enquanto NADPH é essencial para a síntese de várias moléculas orgânicas (não-aminoácidos essenciais, esteróis e ácidos graxos, etc.)., Também, NADPH está envolvido na conversão de glutationa oxidada para glutationa, um processo que contribui para as defesas antioxidantes celulares.
* na maioria dos organismos, a via do fosfato de Pentose ocorre no citosol (é aqui que a maioria das enzimas envolvidas nos processos estão localizadas). Nas plantas, no entanto, alguns dos passos da via ocorrem nos plastídeos.,
Mecanismo
Para a maioria dos organismos, vias metabólicas têm sido mostrados para ocorrer no citosol (matriz citoplasmática/citoplasma), onde a maioria dos associados enzimas estão localizadas. Em alguns organismos (plantas, parasitas, protozoários, etc), No entanto, alguns dos passos na Via ocorrem em algumas das organelas como glicossomas, o retículo endoplasmático, e plastídeos.
geralmente, a via do fosfato de Pentose pode ser vista como uma via que se ramifica da glicólise., Durante a glicólise, a glicose, uma molécula de 6-carbono, é convertida em glicose-6-fosfato pela adição de um grupo de fosfato.
isto ocorre através de um processo conhecido como fosforilação. Neste caso, a hexoquinase (ou glucoquinase em alguns casos) está envolvida na adição do grupo fosfato ao sexto carbono da glicose.,
a produção de glucose-6-fosfato é geralmente considerada como a fase/fase mais importante do metabolismo, dado que é o ponto de convergência para todas as vias metabólicas, incluindo a síntese do glicogénio, a glicólise e a via do fosfato de Pentose. Para que todos estes processos ocorram, então este passo tem que ocorrer.
após a produção de glucose-6-fosfato, a forma pela qual a via do fosfato de Pentose prossegue é largamente dependente das necessidades da célula., Por esta razão, antes de analisar a via em detalhe, é importante considerar vários cenários (no que diz respeito às necessidades celulares) e seu impacto na Via.
Célula requer tanto a ribose 5-fosfato e NADPH – Em um cenário onde a célula requer tanto a ribose-5-fosfato e NADPH, em seguida, a glicose-6-fosfato entra oxidativo fase, a fim de produzir estes produtos., Para as células com alta demanda para as duas moléculas, estudos têm mostrado que apenas a fase oxidativa ocorre. Aqui, então, a fase não oxidativa da Via pode não ocorrer.
nesta reação, uma única molécula de glicose-6-fosfato (na presença de uma molécula de água e NADP+) produz dois (2) moléculas de NADPH e uma única molécula de ribulose 5-fosfato. Outros produtos dessas reações incluem íons de hidrogênio e dióxido de carbono.,
Algumas das enzimas envolvidas na oxidativo fase incluem a glicose 6-fosfato desidrogenase (responsável pela produção de NADPH), lactonase (envolvidos na produção de 6-phosphogluconate), e 6-phosphogluconate desidrogenase, que é envolvido na produção de ribulose 5-fosfato e um adicional de molécula de NADPH.
, células que estão prestes a passar por divisão celular e, portanto, têm que replicar o ácido nucleico), o 6-fosfato de glicose entra na via glicolítica para produzir frutose 6-fosfato e gliceraldeído 3-fosfato (GAP).
as duas moléculas estão então envolvidas na produção de ribose 5-fosfato através da fase reversa não oxidativa. A fase oxidativa é também impedida de ocorrer, pelo que o NADPH não é produzido. Ao contrário do cenário anterior,a energia ATP é necessária aqui para gerar 6 moléculas de 5-fosfato ribose., Além disso, ADP e dois (2) íons de hidrogênio são produzidos.
* nesta fase, o ATP é necessário para transformar a frutose 6-fosfato (que foi produzido a partir de glicose 6-fosfato na glycolytic processo) em frutose 1,6 bisphosphate. É frutose 1,6 bifosfato que é então convertido em gliceraldeído 3-fosfato (GAP envolvido na produção de ribose 5-fosfato) e dihidroxiacetona fosfato.,
Cell requer elevadas quantidades de NADPH – o terceiro cenário é onde a célula exige quantidades mais elevadas de NADPH do que ribose 5-fosfato. Um bom exemplo de tais células são as células de gordura (envolvidas na biossíntese de ácidos graxos). Aqui, glucose 6-fosfato entra pela primeira vez na fase oxidativa para produzir ribose 5-fosfato. Esta é seguida pela fase não oxidativa que resulta na produção de frutose 6-fosfato e gliceraldeído 3-fosfato.,
the two products of the non-oxidative phase are then converted to glucose 6-phosphate through a process known as gluconeogenesis. Aqui, vale a pena notar que durante a fase oxidativa, glicose 6-fosfato usa uma molécula de água e NADP+ para liberar duas moléculas de NADPH, dióxido de carbono, e dois íons de hidrogênio. Portanto, o NADPH é libertado durante a fase oxidativa.,
a fase não oxidativa também permite que a ribose 5-fosfato produzida seja transformada novamente em 6-fosfato de glicose (eles são reciclados) repetindo o processo. Como resultado, este processo está envolvido principalmente na produção de grandes quantidades de NADPH que é necessária pela célula.,
* Enquanto oxidativo fase é suficiente para a produção de NADPH, o não-oxidativa de fase permite a reciclagem de ribose 5-fosfato em glicose 6-fosfato
Célula requer NADPH e ATP – Como é o caso com o cenário em que a célula necessita de grandes quantidades de NADPH, este cenário envolve a oxidativo e não-oxidativa de fase. No entanto, os produtos finais da fase não oxidativa não são submetidos a gluconeogénese.,
durante a fase oxidativa, glucose-6-fosfato é convertida em NADPH e ribose-6-fosfato. Este fosfato (ribose 6-fosfato) entra então na fase não oxidativa para produzir frutose 6-fosfato e gliceraldeído 3-fosfato. Por sua vez, os dois entram na via glicolítica onde estão envolvidos na produção de piruvato e duas moléculas de ATP.,
Oxidativo e Não-oxidativa Fases
Como mencionado, existem duas fases principais da Pentose Fosfato Caminho. A fase oxidativa da via demonstrou ser particularmente activa na maioria das células eucarióticas e serve para converter 6-fosfato de glucose em NADPH, 5-fosfato de ribulose e dióxido de carbono.,
não-oxidativo fase, por outro lado, tem sido mostrado para ser onipresente, onde intermediários da glicólise ( frutose 6-fosfato e glyceraldehyde 3-fosfato) é metabolizada para produzir a ribose 5-fosfato, que é necessária para a síntese de ácidos nucleicos.
além disso, a ribose também está envolvida na produção de fosfatos de açúcar que servem como precursores da síntese de aminoácidos. Esta secção centrar-se-á nos diferentes passos/fases das fases oxidativa e não oxidativa da Via do fosfato de Pentose.,
Oxidativo Fase
Como mencionado, a oxidativo fase da Pentose Fosfato Caminho é para a oxidação da molécula de glicose (glicose 6-fosfato) e, finalmente, produzir a quantidade necessária de NADPH (agente redutor).,
Esta fase do caminho é constituída de várias etapas, que incluem:
Passo 1 – nesta etapa do oxidativo fase, a enzima glicose 6-fosfato desidrogenase, na presença de NADP+ (universal aceitador de electrões), converte a glicose 6-fosfato em 6 phosphoglucono delta lactona.
durante esta reacção, a molécula NADP+, que é um aceitador de electrões, aceita dois electrões do 6-fosfato de glucose., Como resultado, uma forma reduzida de NADP+ é formada (NADPH), bem como um íon hidrogênio extra. Ao liberar os dois elétrons, glicose 6-fosfato é então convertida em 6-fosfoglucono-delta-lactona.
Etapa 2 – A segunda etapa do oxidativo é a fase que visam preparar o 6-phosphoglucono-delta-lactona para a descarboxilação (remoção do grupo carboxilo da molécula)., Para que isso ocorra, a molécula é hidratada pela primeira vez sob a influência da lactonase (uma proteína envolvida em reações de hidrólise).
esta reacção transforma o 6-fosfoglucono-delta-lactona em 6 fosfogluconato e um ião hidrogénio. Nesta forma, a molécula está pronta para a descarboxilação.
passo 3 – então, o 6 fosfogluconato sofre descarboxilação para formar ribulose-5-fosfato (uma molécula de pentose ou 5 carbono)., Nesta reação, a enzima 6-fosfogluconato está envolvida na descarboxilação da molécula de 6-fosfogluconato.
esta reacção não só implica a remoção do grupo carboxilo na molécula (6-fosfogluconato) para produzir dióxido de carbono, mas também a libertação de dois electrões que são aceites pelo NADP+ para formar o NADPH. Aqui, a redução do NADP+ resulta no aumento líquido do NADPH.,
Passo 4 – A última reação do oxidativo fase, também comumente referido como uma reação de isomerização, resulta na formação de um isómero. Durante esta reacção, a enzima fosfopentose isomerase é responsável pela conversão da ribulose (ribulose 5-fosfato) em ribose 5-fosfato.
* a taxa a que estas reacções ocorrem depende em grande parte das necessidades da célula., Sendo um doador de elétrons necessário para a redução de compostos oxidados, o NADPH é amplamente produzido para uma gama de reações redox incluindo biossíntese redutiva (por exemplo, na síntese de moléculas como hormônios esteróides, ácidos graxos, e aminoácidos não essenciais, etc), desintoxicação, bem como a geração de espécies reativas de oxigênio etc. Aqui, as reações produzem NADP+ após a redução do NADPH.,
Geralmente, o estresse oxidativo fase da pentose fosfato caminho pode ser representado da seguinte forma:
Não-Oxidativo da Fase de Pentoses Fosfato Caminho
no final da oxidação de fase, uma única molécula de glicose 6-fosfato produz duas moléculas de NADPH e uma única molécula de ribose 5-fosfato (uma pentose de açúcar). Como mencionado, NADPH e ribose sugar têm funções diferentes.,
Considerando que o NADPH é usado para uma variedade de processos, incluindo biossíntese de várias macromoléculas e de desintoxicação, entre outros, o açúcar ribose, por outro lado, é usado para gerar vários nucleotídeos baseada em moléculas de DNA, RNA, FAD, e Côa, etc.).
Geralmente, as células do corpo podem exigir mais NADPH de ribose 5-fosfato, dado que existem muitos mais processos celulares que requerem esta molécula., Por esta razão, algumas das moléculas de 5-fosfato da ribose são recicladas para produzir 6-fosfato de glicose que pode então reentrar na fase oxidativa, a fim de produzir mais NADPH. Estas reacções (envolvidas na reciclagem da ribose 5-fosfato) ocorrem na fase não oxidativa.,
Como é o caso com a oxidativo fase, o não-oxidativa de fase pode ser dividida em 4 fases/etapas que incluem:
Passo 1 – Durante o primeiro estágio do não-oxidativo fase, há duas principais reações que, em última análise, resultam na produção de xylulose 5-fosfato. Durante a primeira reacção, a fosfopentose isomerase está envolvida na conversão do 5-fosfato da ribose em 5-fosfato da ribulose.,
este é o convertido em 5-fosfato de Xilulose durante a segunda reacção pela fosfopentose epimerase. Dado que este passo começa com duas moléculas de ribose 5-fosfato, os produtos finais são duas moléculas de Xilulose 5-fosfato.,
Passo 2 – Durante a segunda fase do não-oxidativo fase, uma única molécula de Xylulose 5-fosfato (a partir do primeiro passo) combina-se com uma única molécula de ribose 5-fosfato na presença da enzima transketolase para formar Sedoheptulose 7-fosfato e Glyceraldehyde 3-fosfato. Esta reacção é dependente de um co-factor conhecido como pirofosfato de tiamina.,
na presença deste co-factor, a enzima (transcetolase) remove um grupo de carbono localizado na xilulose-5-fosfato e adiciona-o à ribose-5-fosfato. Isto resulta na produção de uma molécula de sete átomos de carbono (7-fosfato de Sedoheptulose) e uma molécula de três átomos de carbono (3-fosfato de gliceraldeído).,
Passo 3 – Durante a terceira etapa, as duas moléculas produzidas durante a segunda etapa, são usados para produzir erythrose 4-fosfato e frutose 6-fosfato. Aqui, uma enzima conhecida como transaldolase está envolvida na transferência de um grupo de três carbono do 7-fosfato Sedoheptulose para o 3-fosfato de gliceraldeído.,
no processo, o 7-fosfato de Sedoheptulose é transformado no 4-fosfato de eritrose, enquanto o 3-fosfato de gliceraldeído é convertido em 6-fosfato de frutose.
passo 4 – o quarto passo da fase não oxidativa é o passo final. Nesta etapa, a eritrose 4-fosfato é combinada com uma molécula de Xilulose 5-fosfato (a partir da etapa 1) para formar frutose 6-fosfato e gliceraldeído 3-fosfato.,
This reaction is catalyzed by the enzyme transketolase and involves the transfer of the two carbon groups on xylulose 5-phosphate into the erythrose 4-phosphate. Como resultado, a eritrose 4-fosfato é convertida em frutose 6-fosfato enquanto a xilulose 5-fosfato é transformada em gliceraldeído 3-fosfato (GAP).,
* Portanto, em geral, o não-oxidativo fase, como um todo, que serve para converter a ribose 5-fosfato a partir da oxidativo fase em frutose 6-fosfato e glyceraldehyde 3-fosfato, que são glycolytic intermediários envolvidos na produção de Glicose 6-fosfato.
Como mencionado anteriormente, a principal função desta fase (não-oxidativa) é reciclar ribose 5-fosfato em glicose 6-fosfato., Por conseguinte, quando existe uma elevada procura de NADPH, esta fase desempenha um papel importante na reciclagem da ribose para produzir produtos intermédios que, por sua vez, são utilizados para formar 6-fosfato de glucose. A glicose então entra na fase oxidativa para produzir duas moléculas de NADPH e uma única ribose 5-fosfato à medida que o ciclo continua.
não-oxidativa de fase pode ser representada da seguinte forma:
Voltar a ser o que é Metabolismo?,
Return to Glycolysis
Return from Pentose Phosphate Pathway to MicroscopeMaster home
Anna Stincone et al. (2015). The return of metabolism: biochemistry and physiology of the pentose phosphate pathway.
James D. Mauseth. (1991). Botany: An Introduction to Plant Biology.,
Mary K Campbell and Shawn O. Farrell. (1991). Bioquimico.
Marta Anna Kowalik, Amedeo Columbano e Andrea Perra. (2017). Papel emergente da Via do fosfato de Pentose no Carcinoma hepatocelular.
