Alcuni degli elettroni ad alto potenziale, provenienti dalle molecole delle sostanze nutrienti, possono essere conservati per scopi biosintetici, invece di essere trasferiti all'ossigeno per generare ATP.
Il trasportatore di potere ridecente nelle cellule è il NADPH (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato ridotto).
Via del pentoso fosfato
Nella via del pentoso fosfato il NADPH viene formato quando il glucosio è ossidato a ribosio 5-fosfato:
glucosio 6-fosfato + 2NADP+ + H2O → ribosio 5-fosfato + 2NADPH + 2H+ + CO2
La via del pentoso fosfato viene anche detta via del fosfogluconato, un intermedio di reazione.
La via del pentoso fosfato catalizza anche l'interconversione di zuccheri a tre, quattro, cinque e sei atomi di carbonio, mediante una serie di reazioni non ossidative. Tutte queste reazioni avvengono nel citosol.
Formazione del fosfogluconato e sua decarbossilazione a ribuloso 5-fosfato
Il ribulosio 5-fosfato viene isomerizzato a ribosio 5-fosfato attraverso un intermedio enediolico:
Sintesi del ribosio 5-fosfato
Dall'ossidazione di una molecola di glucosio 6-fosfato si ottengono quindi 2 molecole di NADPH ed una molecola di ribosio 5-fosfato. Alcuni tipi di cellule necessitano di maggiori quantità di NADPH sia per le biosintesi riduttive (ad esempio la riduzione di doppi legami negli acidi grassi) sia di ribosio 5-fosfato (necessario nella biosintesi degli acidi nucleici): quest'ultimo viene trasformato, attraverso una serie di reazioni, in fruttosio 6-fosfato e gliceraldeide 3-fosfato, formando così un collegamento reversibile tra la via del pentoso fosfato e la glicolisi. Le reazioni sono catalizzate da:
L'accettore è sempre un aldoso.
Siccome il substrato della transchetolasi è un chetoso che ha un gruppo ossidrilico sul C-3 con la configurazione dello xilulosio, il ribulosio 5-fosfato viene prima convertito in xilulosio 5-fosfato dall'enzima fosfopentoso epimerasi
Le tre reazioni sono nell'ordine
C5 + C5 ↔ C7 + C3
C7 + C3 ↔ C6 + C4
C5 + C4 ↔ C6 + C3
La somma di queste reazioni è:
2 xilulosio 5-fosfato + ribosio 5-fosfato → 2fruttosio 6-fosfato + gliceraldeide 3-fosfato
Poichè lo xilulosio 5-fosfato può essere formato da ribosio 5-fosfato per azione successiva della fosfopentoso isomerasi e della fosfopentoso epimerasi, la reazione netta partendo dal ribosio 5-fosfato è:
3-ribosio 5-fosfato ↔ 2fruttosio 6-fosfato + gliceraldeide 3-fosfato
Il glutatione ridotto (γ-glutamilcisteinilglicina) è un tripeptide con un gruppo sulfidrilico libero il quale ha funzione di tampone sulfidrilico per mantenere i residui di cisteina dell'emoglobina e delle altre proteine allo stato ridotto.
Piccole quantità di ossigeno possono trasformarsi, durante la fosforilazione ossidativa o durante lo scambio con l'emoglobina nell'anione superossido (O2-)
L'anione superossido, per azione dell'enzima superossido dismutasi, viene convertito in perossido d'idrogeno (acqua ossigenata), che è estremamente tossico per le cellule
L'H2O2 può essere degradata ad idrogeno dalla catalasi, ad acqua dalle perossidasi e dal glutatione ridotto
Il glutatione ossidato viene "rigenerato" dal NADPH, che ha un alto potere riducente, nella sua forma ridotta per mezzo dell'enzima glutatione reduttasi
Rigenerazione del glutatione
La struttura del glutatione ridotto è la seguente:
Formula di struttura del glutatione
Nell'insieme lo schema è (nei globuli rossi):
Interazione tra glutatione e anione superossido
