Ruta de las pentosas fosfato

La ruta de las pentosas fosfato es una vía alternativa que puede seguir la molécula de glucosa, en la cual se oxida y la energía no se obtiene en forma de ATP.

Sus funciones son:

• La obtención de poder reductor en el citoplasma, en forma de NADPH + H⁺, que es un agente reductor necesario para infinidad de reacciones anabólicas, además de ser un antioxidante muy potente de gran utilidad en células con un elevado riesgo de daño oxidativo como, por ejemplo, los eritrocitos. La unidad del poder reductor más provechosa con fines biosintéticos en las células es el NADPH. El NADH se oxida mediante la cadena respiratoria para generar ATP, mientras que el NADPH sirve como dador de electrones en las biosíntesis reductoras, sin generar ninguna energía como consecuencia.
• La obtención de diversos monosacáridos de longitud entre 3 y 7 átomos de carbono. Uno de los más importantes es la ribosa-5-fosfato, necesaria para las síntesis de los nucleótidos -base de los ácidos nucleicos-, los nucleótidos trifosfato y gran cantidad de cofactores enzimáticos. Otro glúcido importante que se origina en esta ruta es la eritrosa-4-fosfato, esencial para la síntesis de aminoácidos aromáticos.

Es una ruta muy activa en aquellos tejidos donde hay síntesis de lípidos, como el hígado, el tejido adiposo o las gónadas.

Esquema de la ruta de las pentosas fosfato

Esta vía metabólica se compone de dos fases, una primera oxidativa y otra de interconversión de azúcares.

1. Fase oxidativa. Esta fase consta de tres reacciones. En ellas, una molécula de glucosa-6-fosfato va sufrir una oxidación originando 6-fosfogluconolactona, que será hidrolizada a 6-fosfoglucanato, el cual sufrirá una descarboxilación oxidativa rindiendo ribulosa-5-fosfato. En esta fase es en la que se produce la generación del poder reductor, formándose dos moléculas de NADPH + H⁺: una, en el primer paso catalizado por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa; y otra, en el último catalizado por la 6-fosfogluconato deshidrogenasa.
   
   
2. Fase de interconversión de azúcares. En esta fase se producen una serie de reorganizaciones moleculares entre distintos monosacáridos, caracterizadas principalmente por la transferencia de fragmentos de dos o tres átomos de carbono de un monosacárido a otro. En esta fase participan una serie de enzimas tales como isomerasas y epimerasas, aunque las enzimas encargadas de transferir fragmentos de carbono son las transcetolasas y transaldolasas. El azúcar que cede los carbonos es siempre una cetosa, mientras que el azúcar aceptor es siempre una aldosa. Las transcetolasas transfieren dos átomos de carbono, el aldehido aceptor se convierte en un alcohol que adquiere configuración L. La reacción requiere pirofosfato de tiamina, que actúa como transportador intermediario. Las transaldolasas transfieren tres átomos de carbono y el aldehido aceptor se convierte en alcohol, que adquiere configuración D. Estas reacciones procuran un amplio conjunto de azúcares fosforilados, interconvitiendo las pentosas-P entre si, y finalmente de nuevo en hexosas-P.

El balance de la ruta es:

6 G6P + 12 NADP⁺ ⟶ 5 F6P + 6 CO₂ + 12 NADPH

Regulación de la ruta de las pentosas

El punto clave de regulación de la ruta de las pentosas fosfato es el primer paso de la fase oxidativa, que está catalizado por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. Esta enzima se inhibe fuertemente por el NADPH + H⁺, uno de sus productos finales, y se activa por el GSSG (glutatión oxidado, forma oxidada del glutatión reducido, GSH, que es un potente agente antioxidante celular). También se activa por la presencia de su propio sustrato: la glucosa-6-fosfato. Además la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa es una enzima cuya síntesis se puede inducir, es decir, aumentar si la dieta es rica en hidratos de carbono.

Deficiencias

Una deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa origina una anemia hemolítica por falta de NADPH y GSH. Sin embargo esta deficiencia de la enzima, protege al individuo contra la malaria, cuyo parásito necesita NADPH y GSH para su desarrollo. En poblaciones africanas es más frecuente la deficiencia en glucosa 6-P deshidrogena, y en consecuencia la infección por malaria tiene menos posibilidades de sobrevenir. El deficit en TPP, hace que la transcetolasa no actúe a pleno rendimiento y como consecuenciase produce el sindrome de Wernicke-Korsakoff. Esta enzima está relacionada con una serie de trastornos que suelen cursar con anemias hemolíticas, y también lo está con la resistencia a la malaria.