Neste artigo vamos considerar uma das variantes da oxidação da glicose - a via das pentose fosfato. Variantes do curso deste fenômeno, métodos para sua implementação, a necessidade de enzimas, significado biológico e a história da descoberta serão analisadas e descritas.
Apresentando o fenômeno
A via das pentoses fosfato é uma das maneiras pelas quais o C6H12O6 (glicose) é oxidado. Consiste em um estágio oxidante e não oxidante.
Equação geral do processo:
3glicose-6-fosfato+6NADP-à3CO2+6(NADPH+H-)+2frutose-6-fosfato+gliceraldeído-3-fosfato.
Após passar pela via oxidativa da pentose fosfato, a molécula de hiceraldeído-3-fosfato é convertida em piruvato e forma 2 moléculas de ácido adenosina trifosfórico.
Animais e plantas entre suas subunidades apresentam ampla distribuição desse fenômeno, mas os microrganismos o utilizam apenas como processo auxiliar. Todas as enzimas da via estão localizadas no citoplasma celular em organismos animais e vegetais. Além disso, os mamíferos contêm essas substânciastambém em EPS, e plantas em plastídios, especificamente em cloroplastos.
A via pentose fosfato de oxidação da glicose é semelhante ao processo de glicólise e tem um caminho evolutivo extremamente longo. Provavelmente, no ambiente aquático do Arqueano, antes do surgimento da vida em seu sentido moderno, ocorreram reações que eram precisamente de natureza pentose fosfato, mas o catalisador para tal ciclo não era uma enzima, mas íons metálicos.
Tipos de reações existentes
Como observado anteriormente, a via da pentose fosfato distingue dois estágios, ou ciclos: oxidativo e não oxidativo. Como resultado, na parte oxidativa da via, o C6H12O6 é oxidado de glicose-6-fosfato para ribulose-5-fosfato e, finalmente, o NADPH é reduzido. A essência do estágio não oxidativo é ajudar na síntese de pentose e incluir-se na reação de transferência reversível de 2-3 “pedaços” de carbono. Além disso, a transferência de pentoses para o estado de hexoses pode ocorrer novamente, o que é causado pelo próprio excesso de pentose. Os catalisadores envolvidos nesta via são divididos em 3 sistemas enzimáticos:
- sistema de desidro-descarboxilação;
- sistema de tipo isomerizante;
- um sistema projetado para reconfigurar açúcares.
Reações com e sem oxidação
A parte oxidativa do caminho é representada pela seguinte equação:
Glicose6fosfato+2NADP++H2Oàribulose5fosfato+2 (NADPH+H+)+CO2.
BNa etapa não oxidativa, existem dois catalisadores na forma de transaldolase e transcetolase. Eles aceleram a quebra da ligação C-C e a transferência de fragmentos de carbono da cadeia que se formam como resultado dessa quebra. A transcetolase explora a coenzima tiamina pirofosfato (TPP), que é um éster vitamínico (B1) do tipo difósforo.
Forma geral da equação de estágio na versão não oxidativa:
3 ribulose5fosfatoà1 ribose5fosfato+2 xilulose5fosfatoà2frutose6fosfato+gliceraldeído3fosfato.
A variação oxidativa da via pode ser observada quando o NADPH é utilizado pela célula, ou seja, quando ele vai para a posição padrão em sua forma não reduzida.
O uso da reação de glicólise ou da via descrita depende da quantidade de concentração de NADP+ na espessura do citosol.
Ciclo do caminho
Resumindo os resultados obtidos a partir da análise da equação geral da via variante não oxidativa, vemos que as pentoses podem retornar de hexoses para monossacarídeos de glicose usando a via das pentose fosfato. A conversão subsequente de pentose em hexose é o processo cíclico de pentose fosfato. A via considerada e todos os seus processos concentram-se, via de regra, nos tecidos adiposos e no fígado. A equação total pode ser descrita como:
6 glicose-6-fosfato+12nadp+2H2Oà12(NADPH+H+)+5 glicose-6-fosfato+6 CO2.
Tipo não oxidativo da via das pentose fosfato
A etapa não oxidativa da via das pentose fosfato pode rearranjar a glicose semremoção de CO2, que é possível devido ao sistema enzimático (reorganiza os açúcares e as enzimas glicolíticas que convertem a glicose-6-fosfato em gliceraldeído-3-fosfato).
Ao estudar o metabolismo de leveduras formadoras de lipídios (que não possuem fosfofrutoquinase, o que as impede de oxidar monossacarídeos C6H12O6 usando a glicólise), descobriu-se que a glicose na quantidade de 20% sofre oxidação usando a via das pentose fosfato e os 80% restantes sofrem reconfiguração no estágio não oxidativo do caminho. Atualmente, a resposta para a questão de como exatamente um composto de 3 carbonos é formado, que só pode ser criado durante a glicólise, permanece desconhecida.
Função para organismos vivos
O valor da via das pentose fosfato em animais e plantas, assim como microorganismos é quase o mesmo reação do tipo redução e hidroxilação. Outra função é fornecer às células ribose-5-fosfato. Apesar do NADPH poder ser formado como resultado da oxidação do malato com a criação de piruvato e CO2, e no caso da desidrogenação do isocitrato, a produção de equivalentes redutores ocorre devido ao processo de pentose fosfato. Outro intermediário dessa via é a eritrose-4-fosfato, que, ao sofrer condensação com fosfoenolpiruvatos, inicia a formação de triptofanos, fenilalaninas e tirosinas.
OperaçãoA via das pentoses fosfato é observada em animais nos órgãos do fígado, glândulas mamárias durante a lactação, testículos, córtex adrenal, bem como em eritrócitos e tecidos adiposos. Isso se deve à presença de reações ativas de hidroxilação e regeneração, por exemplo, durante a síntese de ácidos graxos, também é observada durante a destruição de xenobióticos nos tecidos do fígado e na forma de oxigênio ativo nas células eritrocitárias e outros tecidos. Processos como esses geram uma alta demanda por uma variedade de equivalentes, incluindo NADPH.
Vamos considerar o exemplo dos eritrócitos. Nessas moléculas, a glutationa (tripeptídeo) é responsável pela neutralização da forma de oxigênio ativo. Este composto, ao sofrer oxidação, converte o peróxido de hidrogênio em H2O, mas a transição reversa da glutationa para a variação reduzida é possível na presença de NADPH+H+. Se a célula tiver um defeito na glicose-6-fosfato desidrogenase, pode-se observar a agregação de promotores de hemoglobina, como resultado do qual o eritrócito perde sua plasticidade. Seu funcionamento normal só é possível com o pleno funcionamento da via das pentose fosfato.
A via reversa da pentose fosfato da planta fornece a base para a fase escura da fotossíntese. Além disso, alguns grupos de plantas são amplamente dependentes desse fenômeno, o que pode causar, por exemplo, a rápida interconversão de açúcares, etc.
O papel da via das pentoses fosfato para as bactérias está nas reações do metabolismo do gluconato. As cianobactérias usam esse processo em virtude def alta de um ciclo de Krebs completo. Outras bactérias exploram esse fenômeno para expor vários açúcares à oxidação.
Processos regulatórios
A regulação da via das pentose fosfato depende da presença de demanda de glicose-6-fosfato pela célula e do nível de concentração de NADP+ no líquido do citosol. São esses dois fatores que determinarão se a molécula acima mencionada entrará nas reações de glicólise ou na via do tipo pentose fosfato. A ausência de aceitadores de elétrons não permitirá que os primeiros passos do caminho prossigam. Com a rápida transferência de NADPH para NADPH+, o nível de concentração deste último aumenta. A glicose 6 fosfato desidrogenase é estimulada alostericamente e, consequentemente, aumenta a quantidade de fluxo de glicose 6 fosfato através da via do tipo pentose fosfato. Retardar o consumo de NADPH leva a uma diminuição no nível de NADP+, e a glicose-6-fosfato é eliminada.
Dados históricos
A via das pentoses fosfato começou seu caminho de pesquisa devido ao fato de que se deu atenção à f alta de mudança no consumo de glicose pelos inibidores gerais da glicólise. Quase simultaneamente a este evento, O. Warburg fez a descoberta do NADPH e começou a descrever a oxidação de glicose-6-fosfatos em ácidos 6-fosfoglucônicos. Além disso, foi comprovado que C6H12O6, marcado com isótopos 14C (marcado de acordo com C-1), se transformou em 14CO2 relativamente mais rápido que esta é a mesma molécula, mas marcada como C-6. Foi isso que mostrou a importância do processo de utilização da glicose duranteassistência de rotas alternativas. Esses dados foram publicados por I. K. Gansalus em 1995.
Conclusão
E assim, vemos que a via em questão é utilizada pelas células como uma forma alternativa de oxidar a glicose e se divide em duas opções nas quais ela pode prosseguir. Este fenômeno é observado em todas as formas de organismos multicelulares e até mesmo em muitos microrganismos. A escolha dos métodos de oxidação depende de vários fatores, a presença de certas substâncias na célula no momento da reação.
