Pentosas-Fosfato

Ruta de la pentosa fosfato

La ruta de la pentosa fosfato, también conocida como lanzadera de fosfatos de pentosas, es una ruta
metabólica estrechamente relacionada con la glucólisis, durante la cual se utiliza laglucosa para generar ribosa,
que es necesaria para la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. Además, también se obtiene poder
reductor en forma de NADPH que se utilizará comocoenzima de enzimas propias del metabolismo anabólico.

De esta manera, este proceso metabólico, el cual es regulado por insulina, tiene una doble función, ya que la
glucosa se usa para formar NADPH, mientras que también se puede transformar en otros componentes del
metabolismo, especialmente pentosas, utilizadas para la síntesis de nucleótidos y de ácidos nucleicos. Así,
se forma un puente entre rutas anabólicas y catabólicas de la glucosa.

La ruta de la pentosa fosfato tiene lugar en el citosol, y puede dividirse en dos fases:

• Fase oxidativa: se genera NADPH.
• Fase no oxidativa: se sintetizan pentosas-fosfato y otros monosacáridos-fosfato.+

Fase oxidativa

Durante fase oxidativa, a partir de glucosa-6-fosfato obtenida mediante la fosforilación de la glucosa libre, se
obtiene NADPH y finalmente se forma la pentosa ribulosa-5-fosfato, motivo por el cual este proceso metabólico
se denomina “la ruta de la pentosa fosfato”.

La primera reacción es la oxidación de la glucosa-6-fosfato, llevada a cabo por la enzima glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa. En este primer paso se deshidrogena el grupo C1 para dar un grupocarboxilo, el cual, junto al C5,
 forma una lactona, es decir, un éster intramolecular. Es aquí donde se liberan dos hidrógenos de los cuales se
transfiere un protón (H⁺) y dos electrones (e^-) (hidridión) al NADP⁺ que actúa como aceptor de electrones
reduciéndose hasta formar la primera molécula de NADPH; el protón sobrante queda libre en el medio.

Acto seguido, se produce la hidrólisis de la lactona gracias a la actuación de la lactonasa, con lo que se obtiene
el ácido libre 6-fosfogluconato. Seguidamente, éste último se transforma enribulosa-5-fosfato por acción de la
 6-fosfogluconato deshidrogenasa. Aquí se obtiene la segunda molécula de NADPH, además de la liberación de
una molécula de CO₂ debido a ladescarboxilación oxidativa del ácido libre.

Finalmente, la enzima pentosa-5-fosfato isomerasa, mediante un intermediario endiol, isomeriza la
ribulosa-5-fosfato y la convierte en ribosa-5-fosfato, gracias a la transformación del grupo cetosaen aldosa.
Esta última reacción prepara un componente central de la síntesis de nucleótidos para la biosíntesis de RNA,
DNA y cofactores de nucleótidos. Al mismo tiempo, lleva a cabo la transición hacia la fase no oxidativa de la ruta
 metabólica de la pentosa fosfato.

De este modo se acaba obteniendo dos moléculas de NADPH que, además de su uso en la biosíntesis reductiva,
 también es responsable del mantenimiento de un medio reductor en la célula. Esto puede verse si hay un déficit
de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, producido por un defecto en un gen que se encuentra en el cromosoma X,
 pudiendo afectar con mayor proporción a los varones.

Los glóbulos rojos de la sangre necesitan grandes cantidades de NADPH para la reducción de la hemoglobina
 oxidada y para poder regenerar el glutatión reducido, un antioxidante que presenta importantes funciones como la
 eliminación de peróxidos y la reducción de ferrihemoglobina (Fe3+). Estas necesidades se ven cubiertas gracias
 a la ruta de la pentosa fosfato con el intermediario de reducción NADPH. Sin embargo, si existe este defecto
 genético, debido a la ingesta de algún determinado medicamento, como el antimalárico primaquina, o algunos
vegetales, como por ejemplo las habas, los eritrocitos se distribuyen en un lugar de debilidad, pudiendo desenvolver
 en una grave anemia hemolítica. Esta mutación genética podría aumentar la producción de peróxidos y con ello
 también habría la oxidación de los lípidos de membrana, junto a la aceleración de la degradación de los eritrocitos
 De este modo, se puede observar como la ruta de la pentosa fosfato es la única vía metabólica por la cual estas
células pueden producir NADPH.

A pesar de todo, los afectados por este problema congénito se ven altamente favorecidos en un aspecto. Estos
 suelen vivir en zonas tropicales, ya que son mejores protectores contra infecciones de malaria. Esto puede verse
 explicado por la necesidad inmediata de los plasmodios hacia un medio reducido para su metabolismo, ya que
 los parásitos resisten mucho menos el estrés oxidativo respecto a sus células huésped.

Fase oxidativa de la ruta de la pentosa fosfato.

La reacción general de esta primera fase es:

Glucosa-6-fosfat + 2 NADP⁺ + H₂O → Ribulosa-5-fosfat + 2 NADPH + 2 H⁺ + CO₂

Así, se puede ver como el NADPH es usado en la síntesis de ácidos grasos y colesterol, reacciones de
 hidroxilación de neurotransmisores, detoxificación de peróxidos de hidrógeno, así como en el mantenimiento del
glutatión en su forma reducida.

Fase no oxidativa

La fase no oxidativa de la ruta de la pentosa fosfato se inicia en caso que la célula necesite más NADPH que
 ribosa-5-fosfato. En este segundo proceso se encuentran una compleja secuencia de reacciones que permiten
cambiar los azúcares C3, C4, C5, C6 y C7 de las pentosas para poder formar finalmente
gliceraldehído-3-fosfato y fructosa-6-fosfato, los cuales podrán seguir directamente con la glucólisis.

Esta fase conlleva toda una serie de reacciones reversibles, el sentido de las cuales depende de la
disponibilidad del sustrato. Asimismo, la isomerización de ribulosa-5-fosfato a ribosa-5-fosfato es también
reversible. Esto nos permite poder eliminar el excedente de ribosa-5-fosfato para acabar transformándolo en
 productos intermediarios de la glucólisis.

La primera reacción llevada a cabo es la epimerización, regulada mediante la enzima pentosa-5-fosfato
epimerasa, que convertirá la ribulosa-5-fosfato, producto de la fase oxidativa, en xilulosa-5-fosfato, generando así
 el sustrato necesario para la siguiente reacción controlada por la transcetolasa, la cual actúa junto a la coenzima pirofosfato de tiamina (TPP). Ésta convertirá la xilulosa-5-fosfato en ribosa-5-fosfato y, mediante la transferencia de una unidad de C2 de la cetosa a la aldosa, se producirá
gliceraldehído-3-fosfato y sedoheptulosa-7-fosfato.

Sucedido esto, la transaldolasa, con la ayuda de un resto lisina en su centro activo, transfiere una unidad C3 de
 la sedoheptulosa-7-fosfato a gliceraldehído-3-fosfato, con lo que se formarán la tetrosa eritrosa-4-fosfato, además
de uno de los primeros productos finales: la hexosa fructosa-6-fosfato, la cual se dirigirá hacia la glucólisis.

Acto seguido, la enzima transcetolasa vuelve a transferir una unidad C2, desde la xilulosa-5-fosfato a
 eritrosa-4-fosfato, consiguiendo así formar otra molécula de fructosa-6-fosfato y un gliceraldehído-3-fosfato,
 ambos intermediarios de la glucólisis. De esta manera, se cierra la fase no oxidativa de esta ruta metabólica.

Esta fase de la ruta conectará los procesos metabólicos que generan NADPH con los que originan NADH/ATP.
Por otra parte, el gliceraldehído-3-fosfato y la fructosa-6-fosfato pueden intervenir, en vez de en el glucólisis, en la
 gluconeogénesis para formar una nueva síntesis de glucosa.

Fase no oxidativa de la ruta de la pentosa fosfato.