O ciclo do glioxilato é unha vía metabólica anabólica, considerada unha variante do ciclo do ácido cítrico, que ten lugar fundamentalmente nas plantas, bacterias (como por exemplo Escherichia coli), protistas, e fungos (por exemplo en lévedos). O ciclo do glioxilato consiste na conversión de acetil-CoA en succinato, o cal se pode usar para a síntese de carbohidratos por gliconeoxénese. Como o acetil-CoA procede xeralmente de lípidos, permite transformar lípidos en azucres.[1] En microorganismos, o ciclo do glioxilato permite ás células utilizar compostos carbonados simples como fonte de carbono cando as fontes máis complexas de glicosa non están dispoñibles.[2] O ciclo é especialmente activo nas sementes en xerminación que almacenan triglicéridos. En xeral, considérase que o ciclo non existe nos animais, con algunhas excepcións, como os nematodos nas fases embrionarias iniciais, pero ultimamente parece que podería existir en máis especies animais, o que está levando a discutir a evolución destes encimas en bacterias e animais.[3][1]
![Thumb](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/68/Glyoxylatepath.svg/640px-Glyoxylatepath.svg.png)
Semellanzas co ciclo do ácido cítrico
![Thumb](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ac/Glyoxylatzyklus_Enzyme.svg/320px-Glyoxylatzyklus_Enzyme.svg.png)
O ciclo do glioxilato utiliza tres dos cinco encimas do ciclo do ácido cítrico e comparte varias das súas reaccións intermedias. Os dous ciclos varían só en dúas reaccións, catalizadas pola isocitrato liase e a malato sintase. No ciclo do glioxilato a isocitrato liase (ICL) converte o isocitrato en glioxilato e succinato en vez de producirse unha conversión a α-cetoglutarato coma no ciclo do ácido cítrico.[1] Isto evita os pasos de descarboxilación que teñen lugar no ciclo do ácido cítrico (por iso aquí non se libera CO2), o que permite que compostos simples se usen en posteriores sínteses doutras moléculas como a glicosa.[2] O ciclo do glioxilato continúa, orixinando, a partir de glioxilato e acetil-CoA, malato, en reacción catalizada pola malato sintase (MS), que non actúa no ciclo do ácido cítrico.[1] En cada volta do ciclo do glioxilato incorpóranse dúas moléculas de acetil-CoA (no paso de oxalacetato a citrato común co ciclo do ácido cítrico, e no paso de glioxilato a malato específico do ciclo do glioxilato) e fórmase unha molécula de succinato e outra de NADH a partir de NAD+.
Nas plantas o ciclo do glioxilato ten lugar nos glioxisomas. O succinato formado no ciclo pode entrar no ciclo do ácido cítrico das mitocondrias, e os seus intermediarios poden orixinar fosfoenolpiruvato que entra na gliconeoxénese do citosol.
Reaccións do ciclo
1) O acetil-CoA (procedente da beta-oxidación dos ácidos graxos) reacciona co oxalacetato formando citrato. O encima que cataliza esta reacción é a citrato sintase, que tamén actúa no ciclo do ácido cítrico*.
2) O citrato transfórmase en isocitrato pola aconitase, que tamén actúa no ciclo do ácido cítrico*.
3) O isocitrato, por medio dunha reacción catalizada polo encima isocitrato liase, fragméntase en glioxilato e succinato. Este encima é específico do ciclo do glioxilato.
4) O acetil-CoA transfire un acetilo ao glioxilato producindo malato nunha reacción catalizada pola malato sintase, que non actúa no ciclo do ácido cítrico.
5) O malato sofre unha deshidroxenación para formar novamente oxalacetato nunha reacción catalizada pola malato deshidroxenase, tamén presente no ciclo do ácido cítrico.
*Os encimas citrato sintase e aconitase que interveñen no ciclo do glioxilato difiren estruturalmente dos seus homólogos da mitocondria, aínda que catalizan a mesma reacción.[4]
A ecuación global do ciclo:
Papel na gliconeoxénese
![Thumb](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/17/Glyoxylate_cycle_miguelferig.jpg/640px-Glyoxylate_cycle_miguelferig.jpg)
Os ácidos graxos dos lípidos son usados frecuentemente polos vertebrados como fontes de enerxía, degradándoos por medio da beta-oxidación a moléculas de acetato, unidas ao coencima A, formando acetil-CoA. Este entra no ciclo do ácido cítrico para ser completamente oxidado a dióxido de carbono e participar na produción de enerxía respiratoria. Así, as células obteñen enerxía das graxas. Para utilizar este acetil-CoA como fonte de carbonos para a biosíntese de carbohidratos utilízase o ciclo do glioxilato.
Os seres vivos que teñen paredes celulares, como as plantas, fungos e bacterias, requiren grandes cantidades de carbohidratos durante o seu crecemento para dedicalos á bisosíntese dos polisacáridos complexos das súas paredes, como a celulosa, glicanos, e quitina. Nestes organismos, en ausencia de carbohidratos dispoñibles (como sucede en certos ambientes microbianos ou durante a xerminación das sementes das plantas), o ciclo do glioxilato permite a síntese de glicosa a partir de lípidos utilizando o acetil-CoA xerado na β-oxidación dos ácidos graxos. As sementes que almacenan triglicéridos poden utilizar estes durante a xerminación para formar azucres por medio do cico do glioxilato.
O succinato que se libera no ciclo do glioxilato entra no ciclo do ácido cítrico, onde pode dar lugar a malato e oxalacetato. Estes despois poden ser desviados desviados á gliconeoxénese, transformándose primeiro en fosfoenolpiruvato e despois en glicosa. O resultado neto do funcionamento do ciclo do glioxilato é a produción de azucres a partir de graxas.[2]
Funcións en distintos organismos
Plantas
Nas plantas o ciclo do glioxilato ten lugar fundamentalmente nos glioxisomas. Durante a xerminación a planta depende das súas reservas, xa que non empezou a facer aínda a fotosíntese. O ciclo permite que as sementes que almacenan triglicéridos usen estes para producir azucres, que se usarán en biosínteses ou para producir enerxía.
Ademais, grazas ao ciclo, as plantas e bacterias poden vivir con moléculas tan simples como o acetato (ou calquera fonte que poida orixinar acetil-CoA). O acetato é convertido en acetil-CoA, e usado como fonte de enerxía ou como fonte de carbono grazas ao ciclo do glioxilato. O acetil-CoA pode tamén reaccionar co glioxilato para producir coencimas reducidos, que se poden usar para producir enerxía na cadea de transporte electrónico e fosforilación oxidativa [5].
Fungos patóxenos
O ciclo do glioxilato pode servir tamén para un propósito completamente distinto en certas especies de fungos patóxenos. Nestes seres os niveis dos encimas do ciclo do ácido cítrico isocitrato liase e malato sintase increméntanse moito cando están en contacto co seu hóspede humano. Estudos con mutantes de certa especie de fungo que perderon a isocitrato liase demostraron que son significativamente menos virulentos comparados co tipo salvaxe. O vínculo exacto entre estas observacións aínda está sendo explorado, pero pode concluírse que o ciclo do glioxilato é un factor significativo na patoxénese destes microorganismos.[6]
Vertebrados
A opinión tradicional era que os vertebrados non tiñan ciclo do glioxilato, porque carecían dos encimas chave isocitrato liase e malato sintase. Pero hoxe isto non está tan claro, e podería ser que o ciclo puidese existir polo menos nalgúns vertebrados.[7] [8] Algúns estudos mostran evidencias de que os compoñentes do ciclo do glioxilato existen en cantidades significativas nos tecidos hepáticos dos polos [9]. Outros experimentos proporcionaron evidencias da presenza do ciclo en certos insectos e invertebrados mariños, o que se une ás xa coñecidas probas da súa existencia en nematodos. Porén, outros experimentos refutan esta idea [10]. Tamén hai moita controversia sobre a presenza do ciclo en mamíferos (algunhas publicacións citan que o ciclo está activo nos osos durante a hibernación e outras négano)[11][12]. Por outra parte, non se identificou ningún xene funcional relacionado coa isocitrato liase e malato sintase nos xenomas de mamíferos placentarios, mentres que nalgúns mamíferos non placentarios e outros vertebrados a malato sintase parece ser funcional.[1] A vitamina D podería regular esta vía metabólica nos vertebrados.[13][14] [15]
Intentouse, polo momento sen éxito, introducir por Enxeñaría Xenética os xenes dos encimas específicos do ciclo nalgúns mamíferos como as ovellas, para mellorar a produción de la, que se ve limitada pola dispoñibilidade de glicosa [1][16][17]. Por outra parte, o ciclo do glioxilato, presente en microorganismos patóxenos pero non en humanos, podería ser o branco para a preparación de antibióticos. O antibiótico mataría ao patóxeno sen danar aos humanos.[2]
Notas
Véxase tamén
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.