Download Vía de las pentosas fosfato

Hasta ahora vimos…
Glucólisis
Síntesis de Glucógeno
Gluconeogénesis
Hoy vamos a ver…
Pentosas Fosfato
Destinos de la glucosa
Glucosa
Oxidación vía
glucólisis
Fermentación
alcohólica
2 Piruvato
Fermentación Láctica
Respiración
Ej.: Respiración
aeróbica
2 Acetil-CoA
Ciclo de
Krebs
4 CO2 + 2 H2O
Células de animales, plantas y muchos microorganismos bajo condiciones aeróbicas de
respiración. Condiciones anaeróbicas: respiración de nitratos.
Fermentación
Fermentación alcohólica: Levaduras.
Fermentación Láctica: Contracción vigorosa de una célula muscular, eritrocitos,
algunas otras células y algunos microorganismos.
Balance de
poder
reductor
nulo
Destinos de la glucosa
Glucosa
Oxidación vía
glucólisis
Fermentación
alcohólica
2 Etanol + 2 CO2
2 Piruvato
Fermentación Láctica
Respiración
Ej.: Respiración
aeróbica
2 Lactato
2 Acetil-CoA
Ciclo de
Krebs
4 CO2 + 2 H2O
Células de animales, plantas y muchos microorganismos bajo condiciones
aeróbicas de respiración. Condiciones anaeróbicas: respiración de nitratos.
Destinos de la glucosa
Ribosa 5-P
Oxidación vía
pentosas
fosfato
Homeostasis
sanguínea
Glucosa
Glucosa
alcohólica
2 Etanol + 2 CO2
Almidón
Almacenamiento Sacarosa
Oxidación vía
glucólisis
Fermentación
Glucógeno
2 Piruvato
Fermentación Láctica
Respiración
Ej.: Respiración
aeróbica
2 Lactato
2 Acetil-CoA
Ciclo de
Krebs
4 CO2 + 2 H2O
Células de animales, plantas y muchos microorganismos bajo condiciones
aeróbicas de respiración. Condiciones anaeróbicas: respiración de nitratos.
Objetivos de la vía de las pentosas fosfato
Producción de Ribosa-5-P: Síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.
Producción de Eritrosa-4-P: Síntesis de aminoácidos aromáticos, precursores
para muchos caminos biosintéticos
Producción de NADPH: Reacciones de biosíntesis reductiva (Ej.: síntesis de
ácidos grasos.
Mamíferos  Citoplasma celular.
 Muy activa en hígado, glándula mamaria y corteza adrenal.
 El músculo esquelético no posee esta ruta.
Ribosa 5-P: Células en división rápida: médula ósea, piel, mucosa intestinal.
NADPH: Hígado, adipocitos, glándula mamaria, así como para controlar los
efectos dañinos de los radicales libres (eritrocitos, córnea, cristalino).
Bacterias  Citosol
¿Qué pasa con las arkeas?
Vía de la Ribulosa-Monofosfato!
 Dependiendo de la especie y del tejido (hoja, raíz) puede
ocurrir en citosol, cloroplasto o peroxisoma.
Eritrosa-4-P: Síntesis de la lignina de la madera.
Plantas
Vía de las pentosas fosfato: etapas
Etapa oxidativa
Etapa de interconversión de
azúcares
Glucosa-6-P
NADPH
CO2 + Ribosa-5-P
+ 2 NADPH + 2 H+
Vía de las pentosas fosfato: etapa oxidativa
Etapa oxidativa
Mecanismo de la transcetoalasa:
TPP (Tiamina Pirofosfato), vitamina B1.
2700 A.C.  Textos médicos chinos refieren al beriberi (deficiencia de tiamina).
1884  Kanehiro Takaki (1849-1920), un cirujano general de la armada japonesa rechazó
las ideas previas y atribuyó la enfermedad a una deficiencia proteica.
1897  Christiaan Eijkman (1858-1930), describe que las aves de corral alimentadas con
arroz pelado desarrollaban parálisis, pudiendo revertirse al detener esta alimentación:
veneno en el interior del arroz, dando la cáscara del arroz una protección al cuerpo.
1901  Gerrit Grijns (1865-1944), interpreta correctamente la conexión entre el consume
excesivo de arroz pelado y beriberi, concluyendo que la cáscara del arroz contiene un
nutriente esencial.
1911  Casimir Funk aisló la sustancia antineurítica del arroz cereal y la llamó vitamina.
1926  Los químicos alemanes Barend Coenraad Petrus Jansen (1884-1962) y Willem
Frederik Donath (1889-1957), lograron aislar y cristalizar el agente activo.
1934  Robert Runnels Williams (1886-1965), un químico de Estados Unidos, determine la
estructura.
1958  Ronald Breslow describe finalmente el mecanismo mediante el cual el motivo
tiamina de la enzima ejerce su función mediante la sustitución del protón de la posición 2 del
anillo tiazol.
Mecanismo de la transcetoalasa:
TPP (Tiamina Pirofosfato), vitamina B1
Fuentes de vitamina B1: Levaduras, carne de cerdo y vacuno, legumbres, frutos secos, maíz,
huevos, vísceras (hígado, corazón, riñón), avena, papa, arroz enriquecido, arroz completo, semillas
de sésamo, trigo, harina blanca enriquecida, leguminosas, nueces, guisantes, maní, porotos de soja
y yerba mate.
La leche y sus derivados, así como los pescados, mariscos, no son considerados buena fuente de
ésta vitamina.
Algunas reacciones que utilizan TPP como cofactor
+
H
R1
R1
S
S
H
+
+
N
Mecanismo
de la
transcetolasa
(TC)
CH2OH
C
C
O
N
Desprotonación
HO
R2
Carbanión
TPP
R2
TPP
CH
HC
OH O
C O
H2
P
O
O
Xilulosa 5-Fosfato
CH2OH
C
HO
C
O
R1
HC
OH
HC
OH
HC
OH
CH2OH
S
H
+
Sedeoheptulosa
7-Fosfato
C
C
HO
R2
HC
O
R1
R1
+
N
R2
OH O
C
C
C
HO
C
+ C
C O
R2
R2
H
HC
OH
HC
OH
HC
OH
O
-O
CH
HC
OH O
C O
H2
R1
CH2OH
S
C
+
C
-
N
O
O
O
CH
R2
C O
P O
H2
O
C
N
N
O
CH2OH
S
CH2OH
S
CH2OH
S
CH
C O
H2
C O
P O
H2
O
R1
O
N
HC
O
C O
H2
H
C
P
O
O
Gliceraldehído
3-Fosfato
HC
OH
HC
OH
HC
OH O
C O
H2
OH O
P
O
O
Ribosa 5-Fosfato
P
O
O
P
O
O
Etapa de interconversión de azúcares
Vía de las pentosas fosfato
Esquema de la ruta
Kruger et al., 2003
3 Glucosa-6P + 6 NADP+ + 6 H2O
6 Glucosa-6P + 12 NADP+
+
2 Fructosa-6P + Gliceraldehído-3P + 6 NADPH + 3 CO2 + 9 H
5 Glucosa-6P + 12 NADPH + 6 CO2 + Pi
Vía de las pentosas fosfato
TC y TA: Amplia especificidad de sustrato  Ruta alternativa
Kruger et al., 2003
3 Glucosa-6P + 6 NADP+ + 6 H2O
6 Glucosa-6P + 12 NADP+
+
2 Fructosa-6P + Gliceraldehído-3P + 6 NADPH + 3 CO2 + 9 H
5 Glucosa-6P + 12 NADPH + 6 CO2 + Pi
Ribosa-5-P
Vía de las pentosas fosfato: regulación
Necesidades del
organismo
NADPH
Toda la vía funciona
Etapa no oxidativa
Deficiencia de la enzima Glucosa-6-Fosfato Deshidrogenasa (G6PD)
La deficiencia de G6PD (mutación hereditaria ligada al sexo) fue descubierta
investigando el desarrollo de la hemólisis en pacientes que reciben primaquina (1956),
una droga antimalárica.
‫ﻢ‬Dominio Coenzima
‫ﻢ‬Sitio de unión
‫ﻢ‬a sustrato
‫ﻢ‬Sitio de
‫ ﻢ‬unión
‫ﻢ‬a coenzima
Clases de deficiencia de G6PD
Clase I
Severamente deficiente, asociada con anemia hemolítica noesferocítica crónica
Clase II
Severamente deficiente (1-10 % de actividad residual), asociada
con anemia hemolítica aguda
Clase III
Moderadamente deficiente (10-60 % de actividad residual)
Clase IV
Actividad normal (60-150 %)
‫ﻢ‬Dominio β+α
Clase V
Actividad incrementada (>150 %)
Desarrollo de la enfermedad
-La mayoría de los individuos son asintomáticos: más de 400 millones de personas en el mundo
-La enfermedad se manifiesta como hemólisis aguda, debida al stress oxidativo ocasionado en RBC
-Clínicamente: fatiga, dolor de espalda, anemia e ictericia
-Disparadores: drogas, infección, porotos de fava
-No afecta la calidad ni la expectativa de vida, a excepción de combinaciones con otras afecciones
Los beneficios de tener la deficiencia G6PD
Hipótesis: la deficiencia de
G6PD protege contra la malaria.
Evidencias experimentales:
Distribución de alelos con la deficiencia
-Similar distribución de malaria y
alelos mutados de G6PD (variante A).
Distribución de malaria
Los beneficios de tener la deficiencia G6PD
Evidencias experimentales:
-Similar distribución de malaria y
alelos mutados de G6PD (variante A).
-El parásito Plasmodium falciparum
presenta un crecimiento menor en
células defectivas, pudiendo deberse
a que sufre daño oxidativo.
-Las personas con malaria tratadas
con primaquina (un agente oxidante),
al poseer la deficiencia enzimática,
desarrollan anemia hemolítica.
Fisiología de la infección parasitaria:
El parásito oxida el NADPH
Deficiencia en GSH
Hemólisis dirigida por peróxido
El parásito no se desarrolla.
Los perjuicios de tener la deficiencia G6PD
-La ingestión de porotos de fava (Vicia fava): anemia
hemolítica denominada favismo.
-Enfermedad reportada desde principios del siglo XX.
-Pitágoras prohibió a sus seguidores la ingestión de
porotos de fava, justificando filosóficamente esta
orden: reencarnación de las almas.
-La divicina, el isouramil, y la convicina son los
constituyentes tóxicos presentes en los porotos de
Fava, lo cuáles presentan actividad oxidante (acción
similar a la primaquina).
-Incremento de la actividad de la derivación de las
hexosas-monofosfato hacia la ruta de las pentosas
fosfato (para revertir los efectos oxidantes),
promoviendo la hemólisis en pacientes con deficiencia
en G6PD.
La ingestión de porotos de fava en personas
que no poseen la deficiencia, puede proveer
resistencia a la malaria
www.tatobacter.com.ar
Mecanismo de la transaldolasa (TA)