Ciclo del gliossilato
Il ciclo del gliossilato è un processo metabolico
coinvolto nella trasformazione dei trigliceridi di
riserva in zuccheri
Esso è caratteristico quindi dei semi oleosi nella
fase di germinazione, ma si riscontra anche in
molte alghe, funghi e batteri che sono in grado di
crescere al buio utilizzando come fonte di energia
l’acetato
Materiale di partenza del ciclo: acetil-CoA (deriva
dalla β-ossidazione)
Prodotto finale: succinato, il quale viene trasportato
dai gliossisomi ai mitocondri. Nei mitocondri il
succinato entra nel ciclo del citrato ed attraverso
fumarato, malato, ossalacetato, PEP, costituisce il
substrato per la gluconeogenesi
L’ossidazione del FADH2 nei gliossisomi e nei
perossisomi è un processo inefficiente dal punto di
vista energetico
La perdita di energia è dovuta al fatto che questi
organuli cellulari contengono una ossidasi che
trasferisce gli atomi di idrogeno del FADH2
direttamente all’O2 formando H2O2 con liberazione
di calore
Ogni molecola di H2O2 è quindi degradata ad ½ O2
ed H2O dalla catalasi proprio come avviene nei
perossisomi nella via fotorespiratoria del glicolato
e con in più la perdita di energia sotto forma di
calore
I gliossisomi possono utilizzare il NADH e l’acetilCoA liberati nella β-ossidazione per la formazione
di zuccheri (gluconeogenesi). Per completare il
processo è necessaria la cooperazione dei
mitocondri e del citosol
Le reazioni coinvolte costituiscono il CICLO DEL
GLIOSSILATO
La conversione di un acido grasso (palmitico) in
uno zucchero (saccarosio) è riassunta nella
seguente reazione:
C16H32O2 + 11O2 → C12H22O11 + 4CO2 + 5H2O
Questo è un processo respiratorio poiché viene
consumato O2 (nell’ossidazione del FADH2
prodotto dalla β-ossidazione) e liberata CO2 (nella
conversione dell’ossalacetato in PEP)
L’acetil-CoA reagisce con l’acido ossalacetico per
formare l’acido citrico come nel ciclo di Krebs
(reazione 1) nella reazione catalizzata dalla
CITRATO SINTASI
Il citrato viene trasformato nell’acido isocitrico
(reazione 2) dall’enzima aconitasi; questo prodotto
viene scisso da un enzima, detto isocitrato liasi,
che agisce esclusivamente nel ciclo del gliossilato
(2 atomi di carbonio) (reazione 3)
Dalla scissione vengono prodotti l’acido succinico
(4 atomi di carbonio) ed il gliossilato (2 atomi di
carbonio) (reazione 3)
Il gliossilato reagisce con un’altra molecola di
acetil-CoA per formare malato e coenzima A libero
(CoASH; reazione 4). Questa reazione è catalizzata
da un altro enzima esclusivo del ciclo del
gliossilato, la malato sintetasi
QUESTO MALATO E’ UNO DEI PRODOTTI DEL
CICLO ED E’ TRASPORTATO NEL CITOSOL DOVE
E’ CONVERTITO IN ZUCCHERI
Il succinato prodotto è invece trasportato nei mitocondri per
essere ulteriormente trasformato
Qui infatti viene ossidato ad ossalacetato (reazioni 5, 6 e 7)
liberando NADH ed ubichinone (UBQH2). Sia il NADH che
l’UBQH2 sono ossidati dall’O2 attraverso la catena respiratoria
mitocondriale formando ATP ed H2O
Le reazioni 8 e 9 sono transaminazioni tra chetoacidi ed
amminoacidi che necessitano del trasporto in scambio di queste
molecole tra i mitocondri ed i gliossisomi
La loro principale funzione sembra essere la rigenerazione
dell’ossalacetato necessario per il mantenimento della reazione
1 della via del gliossilato
Il malato prodotto dalla malato sintasi (reazione 4)
costituisce il pool attraverso il quale tutto il carbonio
degli acidi grassi viene convertito nel carbonio del
saccarosio
Questo malato è prima ossidato ad ossalacetato da una
NAD+-malato deidrogenasi citoplasmatica (reazione 11),
quindi l’ossalacetato è decarbossilato e fosforilato con
ATP per dare CO2 e fosfoenolpiruvato (PEP, reazione 12).
Questa reazione è catalizzata da un enzima non
ancora citato, la PEP carbossichinasi. È probabile
che l’ATP prodotto nei mitocondri durante
l’ossidazione del NADH e dell’UBQH2 sia
trasportato all’esterno e consenta la reazione 12
nel citosol
Una volta prodotto, il PEP può rapidamente
formare esosi fosfati per gluconeogenesi. Il
saccarosio derivato da questi esosi fosfati è
quindi trasportato via floema alle radici ed ai
germogli, dove fornisce gran parte del carbonio
necessario per l’accrescimento della plantula
