5 Shunt dei pentosi fosfato reazioni chimiche regolazione e funzioni

Metabolismo del glucosio

Via (o “shunt”) dei pentosi fosfato

Reazioni chimiche e regolazione

La glicolisi è un processo catabolico di tipo ossidativo, che ha la funzione prevalente di mantenere l'omeostasi dell'ATP, producendolo. Via metabolica catabolica.

Il glucosio però (e gli altri esosi che vengono in esso convertiti) può subire un'altra via ossidativa = shunt dei pentosi fosfato, che non ha lo scopo di produrre ATP.

Dato che porta all'ossidazione del glucosio, si ha liberazione di energia posseduta nella molecola, ma questa energia non viene immagazzinata nell'ATP, che non entra mai in gioco. L'energia liberata dall'ossidazione del glucosio viene invece immagazzinata in NADPH (nei suoi equivalenti riducenti); questa potrà essere resa disponibile per sintetizzare acidi grassi e colesterolo (vie biosintetiche) e per far avvenire altre reazioni NADPH-dipendenti.

Oltre a questo scopo, questa via ha anche il fine di produrre pentosi fosfato, che verranno utilizzati per sintetizzare i nucleotidi, che servono per trasportare energia, sono componenti dei coenzimi, servono come attivatori degli zuccheri.

Altro destino catabolico ossidativo del glucosio

Carboidrati della dieta: digestione, assorbimento, trasporto.

• Amido
• Saccarosio
• Lattosio
• Fruttosio
• Glucosio

La via dei pentosi fosfato non ha funzione energetica; l’ATP non entra mai in gioco.

Glucosio citoplasmatico. È un processo interamente citoplasmatico, che avviene sia in condizioni di aerobiosi che anaerobiosi (=> non necessita mitocondri ed è molto attivo nei GR).

Si divide in 2 fasi:

• Ossidativa
• Non ossidativa

1. Shunt dei pentosi fosfati.

2. Glicolisi: anaerobiosi, NADPH; aerobiosi, NADH.

Sintesi di acidi grassi e trigliceridi. Sintesi di colesterolo.

Via (o shunt) dei pentosi fosfato

• Sintesi di acidi grassi
• Processo citoplasmatico
• Sintesi di colesterolo
• Riduzione di GSH
• Avviene in condizioni sia di aerobiosi sia di anaerobiosi
• Sintesi di neurotrasmettitori
• Sintesi di NO
• …
• Si divide in due fasi:
• Fase ossidativa
• Fase non ossidativa (o di interconversione degli zuccheri)
• È accoppiata alla formazione di 2 NADPH e un pentoso 5-fosfato

Ribosio, ribulosio, o che possono essere interconvertiti uno nell'altro.

È particolarmente attiva nel:

• Fegato
• Tessuto adiposo
• Ghiandole mammarie
• Ghiandole surrenali
• Gonadi
• Eritrociti

In questi tessuti è infatti molto attiva e richiesta la sintesi di acidi grassi e/o colesterolo.

Il NADPH serve anche per mantenere il glutatione allo stato red => in queste cellule (ma anche in tutti gli altri tipi cellulari, non solo qui!) è particolarmente importante combattere lo stress ossidativo => lo shunt è molto attivo.

• Cristallino
• Cornea

In cellule che si squamano molto velocemente (epiteli) è molto attiva la fase ossidativa, e i pentosi saranno utilizzati per la formazione di nucleotidi, necessari per la sintesi di acidi nucleici (sintesi proteine).

Fase ossidativa della via dei pentosi fosfati

Glucosio 6-fosfato.

Esochinasi (glucochinasi nel fegato).

1. Ossidazione del glucosio-6-fosfato.

Glucosio 6-fosfato deidrogenasi.

6-Fosfoglucono-δ-lattone.

2. Formazione dell’acido 6-fosfogluconico.

Gluconolattonasi.

6-Fosfogluconato.

3. Decarbossilazione ossidativa dell’acido 6-fosfogluconico.

6-Fosfogluconato deidrogenasi.

D-Ribulosio-5-fosfato.

Fosfopentoso isomerasi. D-Ribosio-5-fosfato.

Molte cellule hanno la possibilità di utilizzare il glucosio attraverso vie alternative alla glicolisi. La più importante tra queste è la via del pentoso fosfato, le cui reazioni si svolgono nella parte solubile del citoplasma cellulare soprattutto in tessuti come fegato, cervello, ghiandola surrenale e ghiandola mammaria in allattamento.

Attraverso questa via si realizza l’ossidazione completa a CO2 di uno degli atomi di carbonio del glucosio 6-fosfato con formazione di due molecole di NADPH + H+ e una molecola di uno zucchero a cinque atomi di carbonio.

L’importanza di questa via è da ricercarsi:

A. Nella produzione di NADPH+H+ in organi o tessuti come il fegato, il tessuto adiposo, la ghiandola mammaria in attività e quella surrenale, dove sono attive le vie anaboliche in cui tale coenzima ridotto è richiesto, per esempio la biosintesi degli acidi grassi e del colesterolo;

B. Nella produzione di zuccheri a cinque atomi di carbonio (pentosi) necessari per la biosintesi di nucleosidi e nucleotidi.

La via del pentoso fosfato può essere suddivisa in due fasi:

1. La prima fase, ossidativa, ed essenzialmente i