Ciclo de las pentosas
El metabolismo de los azucares ofrece al cuerpo no solo energía mediante la glucolisis y el ciclo de Krebs. Gracias a la degradación de la glucosa y la lactosa, las principales hexosas que se ingieren en la dieta se obtiene energía en forma de ATP y poder reductor como NADH en el metabolismo convencional. Si estas moléculas entran en el ciclo de las pentosas obtendremos sin embargo azucares de 5 carbonos y también poder reductor. Las pentosas son útiles, puesto que son un elemento principal del ADN y el ARN. El ARN se está formando y deshaciendo constantemente para la síntesis de proteínas, por lo que la demanda de estos azucares cuya función es estructural en las moléculas de ácido ribonucleico es continua.
La glucosa es un azúcar de 6 moléculas de carbono y es el inicio metabólico de las rutas de obtención de energía más usadas por todos los seres vivos. Puedes leer más sobre la glucolisis en su artículo aquí. Para la activación metabolica de la glucosa esta debe estar fosforilada (glucosa-6-fosfato). La glucosa es una molécula circular que forma un anillo con 5 carbonos y un oxígeno. La Glu-6-P es oxidada mediante una reacción de deshidrogenación del carbono C1, en este proceso se genera una lactona, 6-fosfoglucolactona, liberando poder reductor, NADPH. Esta hexosa será oxidada de nuevo por la enzima fosfoglucolactonasa a 6 fosfoglucoato, mediante la adición de oxígeno proveniente de una molécula de agua. El fosfoglucoato es una molécula lineal con una cadena de 6 carbonos. Finalmente esta hexosa será el sustrato de la enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa, que mediante la formación de nuevo de poder reductor romperá la molécula para dar lugar a la ribulosa 5 fosfato más una molécula de CO2. Esta ribulosa activa ya puede ser empleada para la formación de ADN, ARN y otros compuestos como coenzimas u otros nucleótidos.
La estequiometria del proceso es una glucosa 6 fosfato se convierte en 2 moléculas de NADPH, 2 protones, una molécula de dióxido de carbono y una ribulosa 5 fosfato.
Sin embargo, la ruta no acaba aquí, puede ocurrir que el tejido donde se ha llevado a cabo esta reacción necesita más poder reductor que ribulosa. En esta situación la ribulosa entra en la fase no oxidativa del ciclo de las pentosas. Esta segunda parte está fuertemente controlada por las necesidades de todos los sustratos de las enzimas, permitiendo la reversión de cada compuesto en caso de necesidad. El primer paso es la epimerizacion de la ribulosa 5 fosfato a xilulosa 5 fosfato. Mediante una enzima transcetolasa s convertirán dos moléculas de pentosas en una heptosa (7 carbonos) y gliceraldehido 3 fosfato (G3P), compuesto intermedio en muchos procesos metabólicos como la glucolisis o la fotosíntesis.
Tras esto un enzima de tipo transaldolasa transfiere un carbono de la heptosa (sedoheptulosa-7-fosfato) al G3P formándose una eritrosa 4 fosfato, de 4 carbonos, y una fructosa 6 fosfato que podrá entrar en la glucolisis. En este punto vuelve a intervenir la enzima transcetolasa pasando dos moléculas de carbono de la xilulosa-5P a una molécula eritrosa-4P, formándose otra fructosa-6P y otra G3P, cerrando el ciclo de las pentosas fosfato.