Calea Pentozofosfat Calea Uronica

1

Calea pentozofosfat

• Definiţie

• Localizare

• Etape

• Reacţii

• Reglare

Calea pentozofosfat

Definiţie

Cale de transformare a glucozo-6-fosfatului cu scopul de a obţine

• NADPH necesar pentru

- sinteza acizilor graşi, colesterolului, hormonilor steroizi

- neutralizarea speciilor reactive ale oxigenului (ROS)

- sinteza NO (sub acţiunea NO sintetazei din endoteliul vascular)

- sinteza O2.- (sub acţiunea NAPH oxidazei din fagolizozomi), precursor

al ClO- şi a OH., speciile reactive implicate in distrugerea

bacteriilor fagocitate

• Ribozo-5-fosfat necesar pentru

- sinteza nucleotidelor & coenzimelor nucleotidice

Localizare

• Ficat

• Corticosuprarenale

• Glande sexuale

• Glanda mamară în timpul lactaţiei

2

Calea pentozofosfat - Etape

I. Etapa oxidativă – ireversibilă !

Glc-6P + 2 NADP+ + H2O Ribulozo-5P + 2 NADPH + CO2

II. Etapa de interconversie a monozaharidelor fosforilate

- reversibilă !

Ribulozo-5P

C5

Ribozo-5PC5

Xilulozo-5PC5

Fru-6P + GA3P

C6 C3

Intermediari glicolitici

Reacţiile fiind reversibile permite sinteza ribozo- 5P pornind de la Fru-6P şi GA3P!

Calea pentozofosfat – Etapa I

Glucozo-6-fosfat + 2NADP+ + H2O → Ribulozo-5-fosfat + 2NADH + 2H+ + CO2

3

Calea pentozofosfat – Etapa II

• Izomerizarea & epimerizarea ribulozo-5P

• Transformarea Rib5P şi Xil5P în Fru6P şi GA3P

Calea pentozofosfat – Etapa II

=> Din 3 pentoze fosforilate rezultă 2 Fru6P şi 1 GA3P

4

Reacţiile catalizate de transcetolază

Reacţia catalizată de transaldolază

5

Calea pentozofosfat - Reglare

Se realizează la nivelul glucozo 6-fosfat dehidrogenazei!

Soarta glucozo-6-fosfatului depinde de necesităţile celulei

Soarta Glc6P depinde de necesarul de NADPH, ribozo-5-fosfat şi ATP.

=> Calea pentozo fosfaţilor poate opera în 4 moduri diferite.

Exemplu:

Celulele care se divid rapid

au nevoie mai ales de precursori ai

nucleotidelor pentru sinteza ADN

Glicoliza

=> Etapa 1 a căii pentozo fosfaţilor este neutilizată!

Utilizează fructozo-6-fosfatul

şi gliceraldehid-3-fosfatul din

glicoliză care intra in etapa 2 a

caii pentozo fosfatilor

=> ribozo-5-fosfat

Modul 1: Este necesar mai mult ribozo-5-fosfat decât NADPH

6

Modul 2: Necesarul de NADPH şi ribozo 5-fosfat este echilibrat

Reacţia generală :

Glucozo 6-fosfat + 2 NADP+ + H2O = Ribozo 5-fosfat + 2 NADPH + 2 H+ + CO2

Etapa 1 a căii pentozo fosfaţilor

Pentozofosfat

izomeraza

Modul 3: Este necesar mai mult NADPH decât ribozo 5-fosfat

Glucozo 6-fosfatul este complet oxidat la CO2.

Sunt necesare 3 seturi de reacţii

Exemplu:

ţesutul adipos unde este

necesară o cantitate mare

de NADPH pentru sinteza

acizilor graşi

Suma reacţiilor:

Glucozo 6-fosfat + 12 NADP+ + 7 H2O = 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + Pi

Regenerarea glucozo 6-P

din pentoză

7

Modul 4: Este necesar atât NADPH cât şi ATP

Glucozo 6-fosfatul este convertit in piruvat

Se generează NADPH, NADH şi ATP

5 din cei 6 atomi ai glucozo 6-P

sunt transformaţi în piruvat

Reacţia generală:

3 Glucozo 6-fosfat + 6 NADP+ + 5 NAD+ + 5 Pi + 8 ADP =

5 piruvat + 3 CO2 + 6 NADPH + 5 NADH + 8 ATP + 2 H2O + 8 H+

Procentul de glucoză metabolizată prin calea pentozo

fosfaţilor depinde de ţesut

Scopul principal al căii este producerea NADPH pentru sinteză

=> este dominantă în ţesuturile care sintetizează acizi graşi si/sau

steroizi din acetil-CoA

Ficat: 5-10%

Ţesut adipos: 30 – 50%

Eritrocite: 10% (NADPH este necesar pentru reducerea glutationului)

Glanda tiroidă, rinichi, creier: 3 – 5%

Muşchi: activitate foarte scazută

8

Rolul NADPH în descompunerea ROS

Specii

reactive ale

oxigenului

(ROS)

Deficienţa de glucozo-6-fosfat dehidrogenază conduce la anemie hemolitică

dar şi la rezistenţa la infecţia cu Plasmodium falciparum (parazitul malariei)!

Metabolismul Gal, Fru si Man

9

Metabolismul Galactozei (Gal)

Gal + ATP Gal-1P + ADPGalacto kinaza

Gal-1P + UDP-Glc UDP-Gal + Glc-1PTransferaza

Glicoproteine

Glicozaminoglicani

Glicolipide

Lactoza UDP-GlcUA

Conjugare

UDP-Gal UDP-Glc Epimeraza

Glicogen

Deficienţa => Galactozemie & Galactozurie şi acumulare

de galactitol dacă galactoza este prezentă în dietă

Galactitol

Aldozo

reductazaNADPH

Deficienţa => Galactozemia clasică

Acumulare de Gal-1P & galactitol în

nervi, cristalin, ficat , rinichi => alterare

hepatică, retardare mintală, cataractă

Sinteza lactozei

Localizare: glanda mamară în timpul lactaţiei

UDP-Gal + Glc βGal1-4-GlcGal transferaza

LactozaUDP

Proteina A

(Gal transferază)

Proteina B

(α-lactalbumină)Proteina A

(Gal transferază)

Proteina B

(α-lactalbumină)

UDP-Gal + GlcNAc N-Acetillactozamină

Gal transferază cu specificitate

pentru substrat modificată!

Prolactina = activator, respectiv progesterona = inhibitor al sintezei proteinei B

10

Sinteza lactozei

Glucoza Glucoza

Glucoza UDP-Galactoza UDP-Galactoza

GT

α-La

LACTOZA

Aparat Golgi

UDP-Glucoza

Glucozo 1-fosfatUTP

PPiGlucozo 6-fosfat

Metabolismul Fructozei (Fru)

Fru + ATP Fru-1P + ADPFructo kinaza

Fru-1P Gliceraldehida + DHAP Aldolaza B

Gliceraldehida + ATP GA3PTriozokinaza

=> DHAP si GA3P = intermediari glicolitici

Deficienţa => Fructozurie esenţială

=> Eliminare Fru în urină

Benignă & Asimptomatică

Deficienţa => Intoleranţa ereditară la fructoză

=> Acumularea intracelulară a Fru-1P

=> Hipoglicemie, vomă, icter, hepatomegalie, hiperuricemie

11

Calea poliol = sursă de fructoză

GlcAldozo reductaza

NADPH NADP+

SorbitolSorbitol DH

NAD+ NADH

Fru

Cristalin & Neuroni

Ficat & Vezicule seminale

Glc (diabet) => intensificarea căii poliol

=> acumularea sorbitolului în cristalin şi neuroni

=> cataracta şi neuropatia periferică

Calea uronică - Sinteza GlcUA

UDP- Glc UDP-Glc DH

2 NAD+ 2NADH

UDP-Glucuronat

Conjugare

Glicozaminoglicani

COO-

HOOH

OH

O CO R

O

OH

OHHO

COO-

UDP

R COOH

OH

O

OH

OHHO

COO-

(ex. Bilirubina)

(ex. Steroizi inactivi)

Conjugarea bilirubinei & steroizilor inactivi

Localizare: hepatocite (reticul endoplasmic)

(GlcUA)Forma “activa”

a glucozei Forma “activa” a

acidului glucuronic

12

Calea uronică- Soarta UDP-GlcUA

=> eliminare urinară de xiluloză

Deficienţa =>Pentozuria esenţială

(clinic asimptomatică)