Shunt pentosi fosfati

Shunt dei pentosi fosfati

Introduzione allo shunt dei pentosi fosfati

Se ritorniamo alla slide che riassume tutto quello che abbiamo detto sul glucosio. La via dei pentosi fosfati non è energetica, ma ha un altro scopo:

• Formare zuccheri a 5 atomi di carbonio
• Formare coenzimi che non servono per produrre energia ma hanno un’altra importante funzione

Tutte le cellule del nostro organismo, chi più chi meno, utilizzano questa via. Si chiama via dei pentosi fosfati o degli zuccheri fosfati perché tutti gli zuccheri di questa via hanno un fosfato — il fosfato impedisce la fuoriuscita dello zucchero dalla cellula. Il fosfato impedisce il flusso passivo e dai trasportatori del glucosio.

Le fasi dello shunt

La via dello shunt ha due fasi:

• Fase ossidativa
• Interconversione degli zuccheri — i vari zuccheri che si formano vanno incontro a delle modificazioni (il numero di carboni finale è sempre lo stesso), dando origine a degli zuccheri che verranno reinseriti nella via glicolitica.

Questa via può formare quindi questi zuccheri, ma se questi non servono vengono interconvertiti in zuccheri che vengono ad essere reinseriti nella via glicolitica. Ogni cellula, a seconda di quello che necessita, fa andare questa via più o meno velocemente. Tutte le cellule fanno la prima fase, la seconda dipende da cellula a cellula.

Fase ossidativa

Si usano delle deidrogenasi che hanno bisogno di coenzimi — NADP — uguale al NAD ma con un fosfato in più. Le deidrogenasi che usano questo enzima fanno operazioni di deidrogenazione su questi zuccheri nella via dei pentosi fosfati. NADP — forma ossidata, NADPH — forma ridotta. Il NADPH non si riossida nella catena respiratoria, quindi non serve a produrre energia, ma serve soprattutto nelle vie biosintetiche.

Nella prima fase abbiamo due fasi di ossidazione, accompagnate dalla liberazione di una molecola di CO₂ — perché partendo dal glucosio 6 fosfato dobbiamo ottenere il primo zucchero a 5 atomi di carbonio che è il ribulosio 5 fosfato.

Reazioni della fase ossidativa

Quindi come sono le reazioni?

• Prima reazione — usiamo il glucosio 6 fosfato, l'enzima è la glucosio 6 fosfatodeidrogenasi, un enzima importante, cosiddetto enzima master della via dello shunt. Questo enzima, se la reazione va verso la formazione del prodotto, usa NADP ossidato e forma NADPH ridotto e un intermedio fosforilato che è il 6 fosfo diglucolattone.

Il lattone ha un legame particolare — anello chiuso con la presenza di un carbonio con doppio legame con ossigeno. I lattoni sono molto instabili e in presenza di acqua tendono ad aprirsi e rompersi formando nel caso es. 6 fosfo digluconato.

Riassunto della fase ossidativa

• Prima reazione — formazione del 6 fosfoglucolattone
• Prima reazione di deidrogenazione — formazione della molecola di NADPH

Tutti i lattoni sono instabili in ambiente acquoso, quindi, in acqua e in presenza di enzima (o anche senza enzima ma più lentamente), si ha la rottura dell'anello. La molecola di glucosio, che normalmente forma un anello, si apre e questa è una reazione preparativa a quella successiva.

Terza e ultima reazione — abbiamo un carbonio quasi completamente ossidato, un'ulteriore reazione di deidrogenazione. Entra in gioco un’altra deidrogenasi, ma anche questa è NADP dipendente e forma mediante la formazione di un intermedio la nostra ultima molecola che è il ribulosio 5 fosfato.

Conclusione della fase ossidativa

Ricapitolando, il 6 fosfodigluconato che proviene dal lattone è instabile in acqua. L'enzima accelera la reazione, in presenza di un’altra deidrogenasi e in presenza del NADP, passando attraverso un intermedio. Attraverso un intermedio c’è prima una reazione di deidrogenazione e infine una reazione di decarbossilazione formando il ribulosio 5 fosfato.

Quindi durante la prima reazione che è la fase ossidativa cosa succede? Utilizzo due deidrogenasi e produco due molecole di NADPH per ogni molecola di glucosio che entra nella via degli shunt dei pentosi fosfati. Durante questa reazione, libero anche una molecola di CO₂ perché lo scopo importante di questa via è formare zuccheri a 5 atomi di carbonio.

Utilizzo del ribulosio

La molecola di ribulosio non è molto utile — deve essere trasformata in ribosio. Questa molecola viene trasformata tramite una isomerasi nel ribosio, passando attraverso un intermedio. Durante la fase ossidativa si forma un ribulosio per ogni glucosio che entra nella via. Il ribosio viene usato per fare RNA, ATP, UTP ecc.

Ci sono cellule che hanno alta replicazione e quindi hanno bisogno tanto di zuccheri a 5 atomi di carbonio, mentre altre molto meno, ad esempio quelle nervose che non si replicano. Se le cellule hanno bisogno di ribosio, fanno questa via e utilizzeranno il ribosio per le proprie sintesi. Quindi per le cellule che ne hanno bisogno meno il ribosio in eccesso sarebbe uno spreco, quindi in queste cellule gran parte del ribosio se non serve entra nella seconda fase: ritrasformare il ribosio in intermedi della via glicolitica in modo tale che si possano recuperare i carboni.

Via interconversione degli zuccheri

La via dello shunt ha formato una molecola di ribulosio 5 fosfato, essa può essere trasformata in ribosio, ma il ribosio a sua volta mediante una epimerasi (ribosio e ribulosio sono isomeri) può formare il suo epimero che si chiama xilulosio 5 fosfato. Il ribulosio si trasforma mediante isomerasi in ribosio. Se c’è troppo ribosio, la cellula fa interconversione degli zuccheri e quindi una quantità di ribulosio 5 fosfato lo deve tra... (testo troncato).