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VIA DE FOSFATO DE PENTOSA Y HEXOSA - Coggle Diagram
VIA DE FOSFATO DE PENTOSA Y HEXOSA
REACCIONES OXIDATIVAS IRREVERSIBLES
A. Deshidrogenación de la glucosa 6-fosfato
La glucosa 6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) cataliza una oxidación irreversible de la glucosa 6-fosfato a 6-fosfogluconolactona
La vía de las pentosas fosfato está regulada principalmente en la reacción de la G6PD.
El NADPH es un potente inhibidor
competitivo de la enzima, y, en la mayoría de las condiciones metabólicas
El cociente NADPH/NADP+ es suficientemente elevado como para inhibir de manera sustancial la actividad de la enzima
Sin embargo, al aumentar la demanda de NADPH, el cociente NADPH/NADP+ disminuye y aumenta el flujo a través del ciclo
En respuesta al aumento de actividad de la G6PD.
B. Formación de la ribulosa 5-fosfato
La 6-fosfogluconolactona hidrolasa hidroliza la 6-fosfogluconolactona
La reacción es irreversible y no es limitante de la velocidad.
La descarboxilación oxidativa del producto, el 6-fosfogluconato, está catalizada por la 6-fosfogluconato deshidrogenasa.
REACCIONES NO OXIDATIVAS REVERSIBLES
Las reacciones no oxidativas de la vía de las pentosas fosfato se producen en todos los tipos de células que sintetizan nucleótidos y ácidos nucleicos
Estas reacciones catalizan la interconversión de azúcares que contienen 3 a 7 átomos de carbono
Estas reacciones reversibles permiten que la ribulosa 5-fosfato se convierta en ribosa 5-fosfato o en productos intermedios de la glucólisis
En este caso, la transcetolasa y la transaldolasa convierten la ribulosa 5-fosfato obtenida como producto final de las reacciones oxidativas en gliceraldehído 3-fosfato y fructosa 6-fosfato
Que son productos intermedios de la glucólisis.
USOS DEL NADPH
La coenzima NADPH sólo se diferencia del dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH) por la presencia de un grupo fosfato en una de las unidades de ribosa
Este cambio aparentemente pequeño en la estructura permite al NADPH interactuar con enzimas específicas de NADPH
B. Reducción del peróxido de hidrógeno
El peróxido de hidrógeno (H2O2) forma parte de una familia de especies reactivas de oxígeno
Que se forman a partir de una reducción parcial del oxígeno molecular
Estos compuestos se forman continuamente como productos secundarios del metabolismo aerobio, a través de reacciones con fármacos y toxinas ambientales o cuando el nivel de antioxidantes está disminuido, creando las condiciones del estrés oxidativo
Los intermediarios del oxígeno altamente reactivos pueden causar graves daños químicos al ácido desoxirribonucleico
A las proteínas y a los lípidos insaturados, y pueden inducir la muerte celular.
Enzimas que catalizan las reacciones antioxidantes
El glutatión reducido (GSH), un tripéptido-tiol presente en la mayoría de las células, puede bioinactivar químicamente al H2O2
Esta reacción, catalizada por la glutatión peroxidasa, que contiene selenio, forma el glutatión oxidado (G-S-S-G), que ya no tiene propiedades protectora
La célula regenera el G-SH en una reacción catalizada por la glutatión reductasa, utilizando NADPH como fuente de equivalentes reductores
Por lo tanto, el NADPH proporciona indirectamente electrones para la reducción del H2O2
Compuestos químicos antioxidantes
Una serie de agentes reductores intracelulares, como el ascorbato, la vitamina E y el βcaroten
Son capaces de reducir y, por tanto, bioinactivar productos intermedios reactivos del oxígeno en el laboratorio
C. Sistema monooxigenasa del citocromo P450
Sistema mitocondrial
Una función importante del sistema monooxigenasa del citocromo P450 relacionado con la membrana mitocondrial interna
Es la biosíntesis de hormonas esteroideas
El hígado emplea también este sistema en la síntesis de los ácidos biliares y la hidroxilación de colecalciferol a 25-hidroxicolecalciferol
Sistema microsómico
Una función extremadamente importante del sistema monooxigenasa del citocromo P450 microsómico
Se encuentra asociado con las membranas de retículo endoplásmico liso es la bioinactivación de compuestos extraños
Las enzimas CYP del sistema microsómico pueden utilizarse para hidroxilar estas toxinas
Las monooxigenasas incorporan un átomo de oxígeno molecular en un sustrato y reducen el otro átomo a agua
En el sistema monooxigenasa del citocromo P450, el NADPH proporciona los equivalentes reductores necesarios para esta serie de reacciones
Este sistema realiza diferentes funciones en dos lugares distintos de las células.
La reacción total catalizada por la enzima citocromo P450 es:
En la que R puede ser un esteroide, un fármaco u otro compuesto químico
A. Biosíntesis reductora
El NADPH puede considerarse una molécula de alta energía, muy parecida al NADH
Sin embargo, los electrones del NADPH están destinados a la biosíntesis reductora, más que a su transferencia al oxígeno, como es el caso del NADH
Por ello, en las transformaciones metabólicas de la vía de las pentosas fosfato, parte de la energía de la glucosa 6-fosfato se conserva en el NADPH
D. Fagocitosis leucocitaria
Mecanismos independientes del oxígeno
Los mecanismos independientes del oxígeno aprovechan los cambios de pH
En los fagolisosomas y las enzimas lisosómicas para destruir patógenos.
Sistemas dependientes del oxígeno
Los mecanismos dependientes de oxígeno incluyen las enzimas NADPH oxidasa y mieloperoxidasa
En general, el sistema de la MPO es el más potente de los mecanismos bactericidas.
La bacteria invasora es reconocida por el sistema inmunitario y atacada por los anticuerpos que la unen a un receptor en una célula fagocítica
La fagocitosis es la ingestión de microorganismos, partículas extrañas y residuos celulares, mediante endocitocis mediada por receptor
Es un mecanismo importante de defensa, en particular cuando se trata de infecciones bacterianas
E. Síntesis del óxido nítrico
Acciones del óxido nítrico en el endotelio vascular
El NO es un importante mediador en el control del tono del músculo liso vascular
El NO es sintetizado por la NOSe en las células endoteliales y difunde al músculo liso vascular, donde activa
Función del óxido nítrico en la actividad bactericida de los macrófagos
En macrófagos, la actividad de las NOSi suele ser baja, pero la síntesis de la enzima es estimulada
Considerablemente por el LPS bacteriano y por la liberación de IFN-γ y TNF-α en respuesta a la infección
Síntesis del óxido nítrico
La arginina, el O2 y el NADPH son sustratos de la NO sintasa (NOS) citosólica
El mononucleótido de flavina (FMN), el FAD, el hemo y la tetrahidrobiopterina son coenzimas de la enzima, y el NO y la citrulina son productos de la reacción
Se han identificado tres NOS, cada una producto de un gen distinto.
Otras funciones del óxido nítrico
El NO es un potente inhibidor de la adhesión y agregación plaquetaria
También está caracterizado como neurotransmisor en el sistema nervioso central y periférico
CARENCIA DE GLUCOSA 6-FOSFATO DESHIDROGENASA
B. Factores desencadenantes en la carencia de glucosa 6-fosfato deshidrogenasa
La mayoría de los individuos que han heredado una de las muchas mutaciones de la G6PD no muestran manifestaciones clínicas
Sin embargo, algunos pacientes con carencia de G6PD desarrollan anemia hemolítica
Fármacos oxidantes
Los fármacos que producen anemia hemolítica en pacientes
con deficiencia de G6PD se recuerdan mejor con la regla nemotécnica AAA:
Favismo
Algunas formas de déficit de la G6PD
Son particularmente sensibles al efecto hemolítico de las habas, un alimento principal en la región mediterránea
El favismo, el efecto hemolítico de la ingestión de habas, no se observa en todos los individuos con déficit de G6PD
Infección
La infección es el factor más común que desencadena la hemólisis en la carencia de G6PD
La respuesta inflamatoria a la infección produce la generación de radicales libres en los macrófagos
C. Propiedades de las variantes de la enzima
Propiedades de las variantes de la enzima Casi todas las variantes de la G6PD están causadas por mutaciones puntuales en el gen de la G6PD.
Algunas mutaciones no alteran la estructura del sitio activo de la enzima y, por tanto, no afectan a la actividad enzimática
A. Función de la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa en los eritrocitos
La disminución de actividad de la G6PD deteriora la capacidad de la célula para formar el NADPH que es esencial para el mantenimiento de las reservas de G-SH.
Esto provoca una disminución de la capacidad de bioinactivación de los radicales libres y los peróxidos formados dentro de la célula
El G-SH también ayuda a mantener el estado reducido de los grupos sulfhidrilo de las proteínas, entre ellas la hemoglobina
La oxidación de esos grupos sulfhidrilo lleva a la formación de proteínas desnaturalizadas que forman masas insolubles
Aunque la carencia de G6PD se presenta en todas las células del individuo afectado, es más grave en los eritrocitos
Donde la vía de las pentosas fosfato proporciona el único medio para generar NADPH
D. Biología molecular de la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa
La clonación del gen de la G6PD y la secuenciación de su ADN permitieron identificar mutaciones que causan el déficit de G6PD
Se han identificado más de 400 variedades distintas de G6PD, observación que explica los numerosos fenotipos bioquímicos y clínicos que se han descrito
La mayoría de las mutaciones que dan por resultado deficiencia enzimática son mutación de cambio de sentido