Bioquímica Básica
10.3 Ciclo do glioxilato
A regulação completa do ciclo de Krebs está descrita na
Seção 20.5.
10.3 Ciclo do glioxilato
O ciclo do glioxilato permite a síntese de glicose a partir de acetil-CoA
Nos vegetais, em leveduras e algumas bactérias, encontra-se uma via alternativa de metabolismo de acetil-CoA, chamada ciclo do glioxilato
(Figura 10.3), que permite a produção líquida de intermediários do ciclo a partir de acetil-CoA. Esta via conta com a participação de enzimas do ciclo de Krebs, além de duas enzimas ausentes de tecidos animais: a isocitrato liase e a malato sintase. Por ação da isocitrato liase, o isocitrato é cindido em succinato e glioxilato; o glioxilato condensa-se com acetil-CoA, produzindo malato, na reação catalisada pela malato sintase. Estas duas enzimas localizam-se, nos vegetais, em organelas chamadas glioxissomos,
um tipo especial de peroxissomos (Seção 16.2) que, por efetuarem também a oxidação de ácidos graxos, dispõem de uma fonte de acetil-CoA.
No ciclo de Krebs, isocitrato converte-se em succinato por reações que envolvem a perda de dois carbonos, sob a forma de CO2. No ciclo do glioxilato, os seis carbonos do isocitrato originam succinato (C ) e 4 glioxilato (C 2). O glioxilato reage com outra molécula de acetil-CoA formando malato, que regenera oxaloacetato. O ciclo do glioxilato consome, portanto, duas moléculas de acetil-CoA (C2 + C 2) e produz uma molécula de succinato (C 4). A equação geral do ciclo do glioxilato é:
2 Acetil-CoA + NAD+ + 2 H2O → Succinato + 2 HS-CoA + NADH + 3 H+
A síntese líquida de succinato viabiliza a conversão dos carbonos da acetil-CoA a glicose: o succinato, por ação de enzimas do ciclo de Krebs e da gliconeogênese, produz glicose. Nos vegetais, esta síntese envolve a participação de diferentes compartimentos celulares e, consequentemente, o transporte de compostos através de membranas, mediado por permeases. No glioxissomo, acetil-CoA condensa-se com oxaloacetato formando citrato, que é isomerizado a isocitrato, por reações idênticas às do ciclo de Krebs; isocitrato é cindido em glioxilato e succinato. O glioxilato reage com acetil-CoA, originando malato, que regenera oxaloacetato por ação da malato desidrogenase mitocondrial. O succinato não pode ser utilizado pelo glioxissomo e, na mitocôndria, transforma-se em malato, graças às atuações da succinato desidrogenase e da fumarase do ciclo de Krebs. O malato, por ação da malato desidrogenase citosólica, origina oxaloacetato, que é convertido em glicose pelas reações da gliconeogênese.
O ciclo do glioxilato, dessa forma, permite obter glicose a partir de acetil-CoA, ou seja, de ácidos graxos. Esta é uma impossibilidade metabólica dos animais, pois não sintetizam as enzimas do ciclo do glioxilato e, no ciclo de Krebs, para cada molécula de acetil-CoA introduzida, são liberadas duas moléculas de CO , não havendo, assim, 2 ganho líquido de carbonos para a formação de oxaloacetato.
O ciclo do glioxilato é particularmente ativo em sementes oleaginosas em germinação, promovendo a transformação dos ácidos graxos de suas reservas lipídicas em glicose, precursora da celulose. Este ciclo possibilita, ainda, a certas bactérias, crescerem em meios contendo apenas ácidos graxos como fonte de carbonos.
Figura 10.3 Ciclo do glioxilato. As enzimas isocitrato liase e malato sintase (em vermelho), presentes em plantas e bactérias, permitem a síntese líquida de succinato a partir de acetil-CoA. O succinato é transportado para a mitocôndria, onde origina malato; no citosol, o malato é convertido a oxaloacetato, que pode originar glicose pela gliconeogênese (setas pontilhadas). Estão omitidas, das reações comuns ao ciclo de Krebs, as coenzimas participantes. G = Glioxissomo; M = Mitocôndria; C = Citosol.