Ciclo dei pentosi

Ciclo dei pentosi

Un altro scopo oltre a quello di produrre pentosi e ottenere energia è quello di ottenere NADPH. Per

mantenere alta la concentrazione di NADPH nella nostra cellula è necessaria una parte del ciclo dei

pentosi.

Fase ossidativa: produce NADPH e pentosio fosfato. glucosio-6-

La prima reazione è l’ossidazione, catalizzata dalla

fosfato-deidrogenasi, del glucosio-6-fosfato a 6-fofsfoglucone- -

δ

lattone. Il NADP si riduce e diventa NADPH. Questa parte del ciclo ha

lo scopo di produrre NADPH, che servirà per le biosintesi riduttive.

Il lattone viene idrolizzato a 6-

fosfogluconato libero, da una

lattonasi.

specifica

Il 6-fosfogluconato va poi incontro ad

un’altra reazione redox di

decarbossilazione ossidativa (si

perde un gruppo carbossile),

catalizzata da una deidrogenasi e

formando un ribulosio-5-fosfato, un

cheto pentoso. Il NADP si riduce

formando NADPH.

per ogni molecola di glucosio che



forma un C5 io produco 2 molecole di

NADPH.

Si ottiene così un chetozucchero

che può facilmente isomerizzarsi per

dare l’aldozucchero a opera di

un’isomerasi: il ribosio-5-fosfato,

uno zucchero fosforilato precursore di nucleotidi.

Fase non ossidativa: La seconda parte del ciclo riguarda

come si degradano gli zuccheri a 5,

cioè come si ottiene energia da essi.

In questa fase non ossidativa il

ribulosio-5-fosfato viene prima

epimerizzato in xilulosio-5-fosfato.

Entrano in gioco due enzimi: la

transchetolasi e la transaldolasi,

enzimi di trasferimento di gruppo.

transchetolasi

La catalizza il

trasferimento di un frammento di 2

atomi di C da un chetosio donatore

(attivo) a un aldosio accettore (di

solito attivo). La transchetolasi

prende 2 unità di atomi di C

contenenti il gruppo cheto dal

donatore e li dona all’accettore; questo trasferimento avviene perché il C dell’accettore è un +. Il donatore

δ

cheto perdue due unità di C e rimane un aldozucchero, mentre l’accettore quando riceve 2 unità di C

diventa un chetozucchero. Quindi la transchetolasi trasferisce gli atomi C1 e C2 dallo xilulosio-5-fosfato al

ribosio-5-fosfato, formando un prodotto a 7 atomi di C (sedoeptulosio-7-fosfato); i restanti 3 atomi di C

vengono liberati sotto forma di gliceraldeide-3-fosfato.

transaldolasi

La catalizza poi una reazione simile: trasporta un frammento di tre atomi di C al posto che di

due. Dal sedoeptulosio-7-fosfato viene rimosso un frammento a 3 atomi di C, che poi è condensato con la

gliceraldeide-3-fosfato formando eritrosio-4-fosfato e fruttosio-6-fosfato.

La transchetolasi agisce ancora formando fruttosio-6-fosfato e gliceraldeide-3-fosfato partendo

dall’eritrosio-4-fosfato e dallo xilulosio-5-fosfato. Le due molecole di gliceraldeide-3-fosfato che si formano

da due cicli di queste reazioni possono essere convertite in una molecola di fruttosio-1,6-bisfosfato che a

sua volta è convertito in glucosio-6-fosfato.

Il ciclo è completo: 6 molecole di pentosio fosfato sono state

convertite in 5 di esosio fosfato.

La transchetolasi richiede il cofattoree tiamina pirofosfato (TPP), mentre la transaldolasi usa come gruppo

reattivo una Lys nel sito attivo (non ha cofattori.

Tiamina pirofosfato (TPP): ricordare l’anello col carbonio

tetravalente. Il C- è instabile dal punto di vista chimico, quindi

tende a fare un attacco nucleofilo con qualsiasi cosa ci stia vicino.

Fa un attacco nucleofilo con un + con il carbonio del gruppo

δ

cheto.

La parte funzionale della TPP, l’anello tiazolico, possiede un

protone relativamente acido nell’atomo C2. Il distacco di questo

protone produce un carbanione, che è la specie attiva nelle

reazioni TPP-dipendenti. Il carbanione si lega facilmente ai gruppi

carbonilici, mentre l’anello tiazolico viene posizionato in modo da fungere da “trappola per gli elettroni”.

Quindi nel ciclo c’è una parte ossidativa in cui da uno zucchero a 6 attivato arrivo a uno zucchero a 5,

il cui scopo è quello di sintetizzare NADPH e energia. Posso o usare i miei coenzimi o ritrasformarli in

zuccheri a 5 per usare energia. L’entrata del glucosio nella glicolisi o nel ciclo dei pentosi

dipende dal fabbisogno momentaneo della cellula e dalla

+¿

concentrazione di nel citosol.

¿

NADP

+¿

In assenza di , la prima reazione della via del

¿

NADP

pentosio fosfato (catalizzata dalla G6PD) non può procedere.

+¿

Quando la cellula converte rapidamente il NADPH in ¿

NADP

+¿

nelle biosintesi riduttive, il livello del aumenta, la

¿

NADP

G6PD viene stimolata e il flusso del glucosio-6-fosfato nella via

del pentosio fosfato aumenta. +¿

Quando il livello del NADPH aumenta, per una diminuzione delle biosintesi riduttive, il livello del ¿

NADP

diminuisce e il glucosio-6-fosfato viene usato per rifornire la glicolisi.

Enzima chiave di questo ciclo:

Glucosio6fosfatodeidrogenasi

Se blocco questo enzima blocco tutta la sintesi

degli zuccheri a 5 e quindi del NADPH. È un

enzima allosterico.

Inibitori: concentrazione alta dei prodotti della

via (es. alta concentrazione di NADPH) 

controllo della parte ossidativa

Se ho alta concentrazione di zuccheri a 5, più

che bloccare questa parte, tanti pentosi sono

attivatori allosterici della parte non ossidativa

(transchetolasi).

Importanza del NADPH: glutatione (GSH)

enzima che usa il NADPH per ridurre il

glutatione ossidato.