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’acetil-CoA 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