Shunt pentosi fosfati

SHUNT DEI PENTOSI FOSFATI

Shunt dei pentosi fosfati

Se ritorniamo alla slide che viene a riassumere 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 di energia ma hanno un’altra importate 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 passiva e dai trasportatori del glucosio.

La via dello schunt ha due fasi:

- fase ossidativa

- interconversione degli zuccheri —> i vari zuccheri che si vengono a formare vanno incontro a

delle modificazioni ( il numero di carboni finale è sempre lo stesso), dando origine a degli

zuccheri che verrano rinfilati nella via glicolitica.

questa via può forma 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 e, soprattutto anche accompagnata dalla

liberazione di una molecola di co2 —> perché partendo dal glucosio 6 fosfato dobbiamo ottenere il

primo zucchero a 5 atomo di carbonio che è il ribulosio 5 fosfato.

Quindi come sono le reazioni? Le reazioni sono:

- prima reazione —> usiamo come al solito il glucosio 6 fosfato, l’enzima è la glucosio 6 fosfato

deidrogenasi è un enzima importante, sarà il cosiddetto enzima master della via dello shunt e

questo enzima se la reazione va verso la formazione del prodotto usa nadp ossidato e viene a

formare nadph ridotto e un intermedio che è 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 rigidi e soprattutto in presenza di acqua

tendono ad aprirsi e rompersi formando nel caso es. 6 fosfo digluconato.

Riassumendo quindi:

- 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 con la presenza di enzima e

senza enzima ma più lentamente si ha la rottura del nostro anello. La molecola di glucosio, che

normalmente forma un anello, quindi 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 viene a formare mediante la formazione di un intermedio la nostra ultima molecola

che è il ribulosio 5 fosfato.

Ricapitolando —> il 6 fosfodigluconato che proviene dal lattone, è instabile in acqua e l’enzima

oltretutto accelera la reazione, in presenza di un’altra deidrogenasi e in presenza del nadp,

passando attraverso un intermedio —> attraverso un intermedio prima c’è una reazione di

deidrogenazione e infine c’è la 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 io libero anche una molecola di co2 perché lo scopo importante di questa

via è formare atomi a 5 atomi di carbonio.

La molecola di riubulosio non è molto utile —> deve essere trasformata in ribosio, questa molecola

viene trasformata tramite una isomerasi nel ribosio anche qui 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 es. 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 posso 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) per

formare il suo epimero che si chiama xilulosiosio 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 trasformare suo

epimero xilulosio 5fosfato.

In questa via si è formato il nadph.

Nelle cellule adesso si iniziano a formare vari zuccheri a diversi atomi di carbonio, lo scopo ultimo

di questo giochino di interconversione degli zuccheri è formare i due intermedi della glicolisi che

sono fruttosio 6 fosfato e gliceraldeide 3 fosfato, questo è il goal.

Avviene in tre passaggi.

Primo passaggio

Gli enzimi che entrano in gioco sono o transchetolasi(trasferiscono gruppi chetonici) o

transenolasi (trasferiscono gruppi aldeidici).

Una molecola di xilulosio 5p + una molecola di ribosio 5p, la transchetolasi prende i primi 2 carboni

dello xilulosio 5p e li trasferisce sulla testa del ribosio, si forma una molecola a tre atomi di

carbonio (gliceraldeide 3 fosfato) e uno zucchero che è il sedoeptulosio 7 fosfato.

- 5+5 —> 3+7

La G3P può essere usata ma lo zucchero a 7 atomi di carbonio cosa me ne faccio?

Entra in gioco una transaldolasi che trasferisce un gruppo aldeidico. La molecola a 7 atomi di

carbonio più la g3p —> ottengo una molecola a 4 atomi di carbonio che è l’eritrosio 4 fosfato e il

fruttosio 6 fosfato.

- 7+3 —> 4+6

Il fruttosio sappiamo dove usarlo ma l’eritrosio?

La cellula fa allora l’ultimo passaggio dove una molecola di xilulosio a 5 atomi di carbonio + una

molecola di eritrosio —>(enzima transchetolasi) si forma gliceraldeide 3 fosfato e fruttosio 6 fosfato

che sono entrambi due intermedi della via glicolitica.

- 5+4—> 3+6

# il gol è che riesco a produrre due intermedi della via glicolitica. La G3P entra nella glicolisi —>

tutto questo avviene nel citosol e quindi subito appena si forma entra nella via glicolitica.

Bilanciamento

Dobbiamo partire da tre molecole di glucosio che danno origine a tre molecole di ribulosio di cui 1

va convertita in ribosio e 2 in xilulosio. Inizia a questo punto l’interconversione e uno dei due

xilulosi serve nell’ultima tappa.

# tutto questo a patto che il ribosio che si forma sia in eccesso per la cellula.

Tutte le vie sono bidirezionali, quindi mentre nel caso della glicolisi ci sono solo tre vie che sono

monodirezionali:

- glucosio —> glucosio 6 fosfato

- fruttosio 6 fosfato —> fruttosio 1,6 difosfato

- fosfenolpiruvato —> piruvato

la vie degli shunt invece dipende da quello che serve alla cellula, quindi tutte queste reazioni sono

all’equilibrio e si possono spostare in un senso o nell’altro a seconda del fabbisogno cellulare.

# se io ho del fruttosio 6 fosfato che viene dalla glicolisi io posso risalire tutta la via dello shunt, se

c’è un eccesso posso anche tornare indietro perché tutte le reazioni sono reazioni all’equilibrio.

A cosa serve lo shunt?

Serve a due cose:

- formare zuccheri a 5 atomi di carbonio —> ribosio

- formare nadph

La via dello shunt sarà la via metabolica che produce la quantità maggiore di nadph.

Il bilancio finale della reazione è che da tre zuccheri a 6 atomi di carbonio io ottengo due zuccheri

a 6 atomi di carbonio e uno zucchero a 3 atomi di carbonio??

Quindi se non mi servono gli zuccheri a 5 atomi di carbonio tutti gli zuccheri a 5 atomi di carbonio

vengono riconvertiti in intermedi della glicolisi. Quindi la via dello shunt in questa ipotetica cellula

serve unicamente a produrre nadph.

La reazione importante è quella che limita o accelera lo shunt ed è data dal primo enzima quindi

glucosio 6 fosfato deidrogenasi.

Regolazione

è a carico dell’enzima glucosio 6 fosfato deidrognasi —> enzima controllato

è una regolazione semplice e cellulare, è un enzima allosterico regolato semplicemente da livelli di

nadph, se il nadph è a livello alto la reazione viene rallentata.

Non esiste una regolazione ormonale perché ogni cellula ha fabbisogno diverso da un’altra e

quindi ogni cellula deve decidere quante molecole di zucchero e di nadph necessita.

Esistono cellule che vogliono quasi esclusivamente zuccheri a 5 atomi di carbonio —> sono cellule

in proliferazione dove c’è bisogno di ribosio 5 fosfato in maniera prevalente, quindi queste cellule

potranno fare la via dello shunt, ma potrebbero fare anche un’altra cosa. Se la quantità di nadph è

bassa quella che hanno bisogno, una parte del ribosio si formerà attraverso lo shunt, ma una parte

del ribosio si può fare prendendo gli intermedi della via glicolitica e fare la via della interconversio

al contrario. Quindi se una cellula ha bisogno per qualche motivo ha bisogno di tanti zuccheri a 5

atomi di carbonio può usare la via dei pentosi fosfati o prendendo gli intermedi della via glicolitica e

riportandoli indietro.

Prendiamo invece una cellula che ha bisogno invece sia di ribosio che di nadph —> la maggior

parte delle cellule in replicazione necessita di tutte e due. Una cellula in replicazione fa lo shunt per

produrre entrambi perché il nadph serve per le vie biosintetiche. Esempi di tessuti cosi che usano

la via degli shunt pe