METABOLISMO MICROBIANO DE LIPIDOS

CAPITULO VII
METABOLISMO MICROBIANO DE LIPIDOS
Los lípidos biológicos constituyen un grupo químicamente diversos de compuestos,
cuya característica común y definitoria es su insolubilidad en agua. La mayor parte de
estos lípidos de los microorganismos deben formar parte de estructuras moleculares
más complejas de la pared celular o de la membrana protoplasmática.
En E.coli los lípidos totales contienen del 10 al 15% del carbono total de la célula y una
proporción semejante del peso seco. Se encuentran repartidos entre la pared celular y
la membrana protoplasmática. Algunas bacterias acumulan poli-β-hidroxibutirato, que
es una eficaz reserva energética. En las micobacterias se encuentran lípidos
estructurales especiales que pueden llegar a constituir el 10% del peso seco.
Excluyendo el lipopolisacarido, los lípidos del E. coli son fosfolípidos. Los ácidos grasos
más frecuentes que se encuentran en estas moléculas son el palmítico (43%), el
palmitoleico (33%) y el cis-vaccénico (25%). (Figura N0 7.1).
La estructura del lipopolisacarido (LPS) varía de una bacteria a otra, e incluso entre
diferentes cepas, pero se presenta en todas las bacterias gram negativas.
Figura N0 7.1. Fosfolipídos de E. coli
Fuente: (M.T. Madigan, J.M. Martinko y J. Parker., 2002).
268
La estructura del lipopolisacarido (LPS) varía de una bacteria a otra, e incluso entre
diferentes cepas, pero se presenta en todas las bacterias gram negativas.
El lípido A es un disacárido de glucosamina fosforilado y esterificado con distintos
ácidos grasos (R12: dodecanoico, R14: tetradecanoico, R16: hexadecanoico y OH-R14: 3hidroxitetradecanoico). El núcleo es un oligosacárido que comúnmente incluye Lglicero-d-manoheptosa y ácido ceto-desoxi-octanoico (3-desoxi-D-manooctulosómico).
El lípido A y el núcleo correspondientes al LSP de las distintas enterobacteriáceas
parecen ser semejantes. La cadena O, que es específica de cada cepa, tiene mayor
longitud que el núcleo y está formada por la repetición de varias subunidades de tri-,
tetra- o pentasacáridos, constituidos por azucares poco comunes. Figura N0 7.2.
Figura N0 7.2. Subunidad del Lipopolisacarido (LPS) de Salmonella.
Fuente: (Pares I.F. y A. Juárez, 1997.
269
Las bacterias gran positivas no tienen LPS, pero pueden presentar ácidos teicoicos
asociados a la mureína. Se trata de polímeros del glicerol o del ribitol unidos por
enlaces fosfodiéster y con uno o más aminoácidos como sustituyentes.
7.1. OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
Los microorganismos para realizar sus funciones vitales necesitan de energía. La
obtención
de esta
energía
se realiza,
mediante
el
catabolismo
de diversos
nutrientes, como carbohidratos, lípidos, entre otros.
Un organismo escoge catabolizar nutrientes dependiendo de la disponibilidad de los
mismos en el medio. Los diferentes nutrientes de los cuales se pueda obtener energía,
se encuentran en diferentes proporciones. El orden en el cual se asimilan nutrientes es
en primer lugar carbohidratos, luego lípidos y por último proteínas.
7.1.1. Hidrólisis del Enlace Ester.
Numerosos microorganismos del suelo y de alimentos producen lipasas, capaces de
hidrolizar los glicéridos dando glicerol y ácidos grasos, así como fosfolipasas.
El catabolismo posterior de los ácidos grasos se lleva a cabo por una serie de boxidaciones, pero en el suelo esta degradación es lenta y limitada. Muchas levaduras
de la filosfera degradan las ceras de la epidermis vegetal, también mohos tales como
Penicillium y Mucorales, y algunas bacterias.
Las grasas, específicamente los triglicéridos, son ésteres que se forman en la reacción
de glicerol y ácidos grasos. Como de este modo los microorganismos no pueden
utilizarlas para nutrirse, excretan una enzima llamada lipasa. Esta enzima no es muy
selectiva e hidroliza el enlace éster. Esta reacción libera glicerol y ácidos grasos sin
diferenciar el largo de la cadena.
La Figura N0 7.3 muestra un esquema de la hidrólisis de un triacilglicérido y la Figura
N0 7.4 las fases de la oxidación de triacilgliceroles.
270
Figura N0 7.3. Hidrólisis de Triacilgliceroles.
Fuente: (T. Audesirk y G.Audesirk, 2003).
Figura N0 7.4. Fases de la oxidación de triacilgliceroles.
Fuente: (C.K. Mathews, K.E. Van Holde y K.B. Ahern, 2002).
271
Por otra parte los fosfolípidos son hidrolizados por otras enzimas específicas llamadas
fosfolipasas.
Como existen varias, se les añade una letra como designación del enlace éster que
desdoblan.
Las fosfolipasas A y B liberan ácidos grasos y se parecen por tanto a las lipasas.
Las fosfolipasas C y D rompen enlaces éster del fosfato y en consecuencia son
un tipo de enzima muy diferente.
Los ácidos grasos y glicerol son atacados tanto anaeróbica como aeróbicamente por
diferentes microorganismos.
Una vez roto el enlace éster, los ácidos grasos libres pueden ser degradados para
obtener carbono, energía o ambas cosas, o bien ser reutilizados en la biosíntesis
de diversos lípidos, incluso de la clase a la que pertenecían antes de su liberación.
7.1.2. Metabolización del glicerol
El glicerol como componente de las grasas es metabolizado por los microorganismos
por la vía conectada con el metabolismo de los carbohidratos: (Figura N0 7.5).
272
Figura N0 7.5. Conversión de la hidrólisis del Glicerol a D-Gliceraldehído 3fosfato.
Fuente: (Ganong, W. F.,1996).
El fosfato de dihidroxiacetona formado se metaboliza por los mecanismos centrales.
273
7.1.3. Activación de los Ácidos Grasos
Sea para su reutilización o para su degradación posterior, los ácidos libres se
convierten primero en tioésteres de la coenzima A (CoA SH), los cuales son las formas
activas de alta energía del grupo acilo.
El proceso de activación más común implica la participación de una tiocinasa de los
acidos grasos dependiente del ATP. Se sabe que existen por lo menos tres tiocinasas
distintas en la naturaleza, y que tienen diferente especificidad por el sustrato.
 Una es muy específica para el acetato (C2)
 Otra lo es para los ácidos con cadena de longitud intermedia (C4 a C12)
 La tercera para los ácidos de cadena larga (C14 a C22).
Las dos últimas actúan sobre ácidos saturados e insaturados. Independientemente de
su tipo, se sabe que las tiocinasas son enzimas en forma de partículas que se localizan
en las membranas celulares. En los eucariotes se encuentran en la membrana
mitocondrial externa.
El mecanismo de la reacción comprende un intermediario Acil-adelinato formado por la
reacción de un ácido graso con ATP.
El ataque nucleofílico por el átomo de azufre de la coenzima A sobre el carbono del
grupo acilo lleva la liberación de AMP y del tioéster ácido graso de CoA.
El Acil CoA es un metabolito que surge de la unión de un ácido graso con la CoA. Esa
unión se produce entre el grupo carboxilo del ácido (-COOH) y el grupo sulfhidrilo de la
coenzima (-SH) liberando agua.
La hidrólisis de Pirofosfato proporciona la energía suficiente para la activación de
ácidos grasos. Figura N0 7.6.
274
Figura N0 7.6. Proceso de Activación del ácido graso formando Tioéster de la
Coenzima A.
Fuente: (Murray, R. K. et. al. 2005).
275
Figura N0 7.7. Energía libre para la Activación de ácidos grasos.
Fuente: (Smith, C.A. y Wood, E.J.1998)
La oxidación de los ácidos grasos de cadena larga a acetil-CoA es la vía central de
aporte de energía en los animales, muchos protistas y algunas bacterias. Los
electrones removidos durante la oxidación de los ácidos grasos es donada a la cadena
respiratoria en la mitocondria para generar ATP y el acetil-CoA producido a partir de los
ácidos grasos es completamente oxidado a CO2 vía el ciclo del ácido cítrico. Figura N0
7.7.
Figura N0 7.7. Formación de Acetil CoA y su estructura química.
276
Fuente: (J. Koolman y K–H Röhm, 2004).
Los ácidos grasos se degradan a grupos acetilo (C2) los cuales alimentan el ciclo de
Krebs adiciónandose a intermediarios C4 para producir C6. Durante el ciclo, el C2
adicionado se pierde como CO2 y se produce C4. Sobre todo, no ocurre ningún
incremento en el número de moléculas intermediarias del ciclo. Por lo tanto si los
ácidos grasos son la única fuente de carbono los intermediarios del ciclo de Krebs no
pueden ser removidos sin que el ciclo se interrumpa. Figura N0 7.8.
Figura N0 7.8. Etapas del Catabolismo de Ácidos Grasos.
Fuente: (C.K. Mathews, K.E. Van Holde y K.B. Ahern, 2002).
277
Los átomos de carbono del ácido graso se numeran a partir del carboxilo.
Los átomos de carbono 2 y 3 se indican como α, en el β y el carbono del metilo del
extremo distal de la cadena se llama carbono ω.
Los ácidos grasos pueden formarse a partir del ataque primario de hidrocarburos por el
sistema de la ω-hidroxilasa y luego la carboxilación oxidativa en dos etapas, pasando
por el aldehído. Ulteriormente, el ácido graso puede ser oxidado en el carbono α, en el
β o en el ω.
7.2. ALFA OXIDACIÓN
En la α-oxidación, que es especialmente importante para el metabolismo de ácidos
grasos
ramificados,
se hidroxila el
carbono
α.
Tiene
lugar
en
el retículo
endoplasmático y en la mitocondria, donde interviene la oxidasa de función mixta, y en
el peroxisoma, donde interviene una hidroxilasa.
La α - oxidación de los ácidos grasos de elevado peso molecular se lleva a cabo
mediante un sistema enzimático que cataliza la hidroxilación en el carbono 2. El
resultado de esta reacción oxidativa es de ordinario la descarboxilación con formación
de un ácido graso de un carbono menos. La primera etapa de la formación del αoxidación es una reacción de una oxidasa de función mixta y la segunda es una
descarboxilación oxidativa. Sin embargo, el mecanismo de la α-oxidación de los ácidos
grasos es todavía poco conocido.
Alfa oxidación:
1. Tiene lugar en la mitocondria y en retículo endoplasmático
2. En el caso de los ácidos grasos ramificados tiene lugar en los peroxisomas.
El ácido fitánico es el producto de la ruptura de la cadena lateral fitil de la clorofila cuyo
grupo metilo localizado en el carbono 3 impide su catabolismo por beta oxidación En
esta vía catabólica la oxidación incial se produce en el carbono alfa. Figura N0 7.9.
La oxidación de cadenas ramificadas como esta son metabolizadas por la  oxidación,
en donde el C
del ácido graso es hidroxilado y el producto es oxidativamente
278
descarboxilado para dar un nuevo ácido graso con un Cβ no sustituido; el resto de la
molécula sigue degradándose vía β oxidación. Figura N0 7.10.
La acumulación de este metabolito, como una deficiencia genética se conoce como la
enfermedad de Refsum o síndrome del almacenamiento de ácido fitánico (dificultades
neurológicas: temblores, caminar tembloroso, y pobre visión nocturna), se debe a la
poca actividad de α hidroxilación, lo cual puede ser atenuado con una dieta baja de
alimentos que contengan ácido fitánico.
Figura N0 7.9. Lípidos de Arqueobacterias
C
(a) estructura general de los diéteres (izquierda) y tetraéteres (derecha); (b) cadenas típicas de
hidrocarburo: gitano (en diéteres), y bifitano y sus derivados pentacíclicos (en tetraéteres); (c)
supuesto ordenamiento de tetraéteres para formar una membrana monocapa. X puede ser H o
cualquiera de una variedad de derivados sacáridos o fosfato.
Fuente: (Pares I.F. y A. Juárez, 1997).
279
Figura N0 7.10. Alfa-Oxidación de ácidos grasos.
Fuente: (Nelson D.L., M.M. Cox y C.M. Cuchillo 2005).
7.3. BETA OXIDACIÓN
La β- oxidación es un sistema de oxidación de los ácidos grasos muy bien conocido y
probablemente el que tiene lugar con mayor frecuencia. De la β-oxidación resulta la
formación continuada de unidades de ácido acético (acetil CoA), a medida que la
longitud del ácido graso por formación del correspondiente acil-CoA. Es la separación
280
secuencial de los fragmentos de dos carbonos desde el extremo carboxilo. Durante
este proceso se rompe el enlace alfa-beta y se forma acetil-CoA. Y se le conoce como
beta-oxidación porque se oxida el carbono beta de los acidos grasos, que es el que se
encuentra separado dos carbonos del grupo carboxilo.
7.3.1. Beta Oxidación de Acidos Grasos Saturados
ETAPAS
A. Activación de Acidos Grasos Saturados
Esta activación ocurre en dos reacciones.
281
Estas dos reacciones se hacen irreversible porque la pirofofatasa hidroliza el
pirofosfato (PP1) a fosfato inorgánico. Se requieren iones magnesio.
La formación del tioéster del ácido graso (acil-CoA) también puede tener lugar
directamente, por transferencia del coenzima A, a partir de otro acil-CoA, que puede
ser el producto final de la oxidación del ácido graso inicial:
B. Secuencia Repetitiva de cuatro fases:
Durante este proceso, la cadena de ácidos grasos experimenta una degradación cíclica
en 4 fases:

Deshidrogenación,

Hidratación,

Deshidrogenación

y Fraccinamiento.
Estas 4 fases de la oxidación se repiten hasta que el ácido graso está completamente
degradado a acetil-CoA.
En la primera el acil-CoA es deshidrogenado entre los carbonos α y β por la acil-CoA
deshidrogenasa, formándose el acil-CoA insaturado entre los carbonos 2 y 3.
282
Se conocen por lo menos dos formas de este enzima, ambas metaloproteínas. El
grupo prostético es el FAD. Hay una E (Cu)-FAD que ataca los ácidos grasos de
cadena corta y otra E (Fe)-FAD para los de cadena más larga.
La siguiente reacción es la hidratación del doble enlace entre los carbonos 2 y 3. Se
lleva a cabo por acción de la crotonasa:
No parece intervenir ningún coenzima y sólo produce los L-isómeros a partir del enlace
trans-
2
. Este enzima también actúa sobre el doble enlace cis-
2,
pero entonces sólo
produce D-isómero. La crotonasa (acil-CoA hidratasa) proporciona asimismo un medio
reversible de conversión de los ácidos β-γ-insaturados (
3
) a α-β insaturados (
2
), a
través del β -hidróxido común:
La tercera reacción es la oxidación del β-hidroxi-acil-CoA por la 3-hidroxi-acil CoA
deshidrogenasa que utiliza NAD+:
Sólo se oxida el L-isómero.
La cuarta y última reacción de la secuencia es la reacción de la β-tiolasa, El β-cetoacilCoA es escindido entre los carbonos 2 y 3 con la incorporación concomitante de un mol
de CoA. El CoA original permanece en la molécula C2:
283
La reacción de la β tiolasa forma un nuevo tioéster con una cadena de dos átomos de
carbono menos que la original y una molecula de acetil CoA.
El acil-CoA acortado puede seguir oxidándose partiendo de la reacción de la acil-CoA
deshidrogenasa. Figura N0 7.11.
Figura N0 7.11. Esquema completo de la Beta-Oxidación de ácidos grasos.
Fuente: (J. Koolman y K–H Röhm, 2004).
284
7.3.2. Beta Oxidación de Acidos Grasos Insaturados
1. Monoinsaturados. Requiere un enzima especial: Δ3Δ2- Enoil- CoA isomerasa
que transforma un enlace cis ۵3 en un trans ۵2. Figura N0 7.12.
Figura N0 7.12. Oxidación de un ácido graso monoinsaturado
Fuente: (Voet, D. y J. G. Voet. 2006).
2. Polinsaturados:
La enzima Δ3Δ2- Enoil- CoA isomerasa transforma un enlace cis ۵3 en un trans ۵2.
Requiere además otra enzima: 2-4-dienoil CoA reductasa (peroxisomal) que permite la
hidrogenación de los carbonos 2 y 5, convierte dos enlaces conjugados (trans ۵2 cis۵4)
en un doble enlace trans. ۵3 Figura N0 7.13.
285
Figura N0 7.13. Oxidación del ácido graso poliinsaturado Linoleil CoA.
286
Fuente: (Nelson D.L., M.M. Cox y C.M. Cuchillo 2005).
7.4. FORMACIÓN DE PROPIONIL COA
Los ácidos grasos que contienen un número par de átomos de carbono y que tienen la
composición general C2n-1H4n-2COOG, pueden producir n moléculas de acetil-CoA. Los
de número impar de fórmula C2n-1H4n+1COOG, proporcionarán una molécula propionilCoA y n – 1 de acetil-CoA.
287
El propionil-CoA puede metabolizarse de dos maneras para su ulterior oxidación. Por
una carboxilación inicial a metil malonil-CoA que luego se convertirá en succinil-CoA, el
cual puede incorporarse al CAT:
Este proceso en la última vuelta produce propionil-CoA el cual es convertido a succinilCoA para entrar al ciclo del ácido cítrico Figura N0 7.14. El succinil-CoA también es
producido por la oxidación de aminoácidos como la isoleucina, valina y metionina.
Figura N0 7.15.
Figura N0 7.14. Etapa final de la oxidación de los ácidos grasos de número impar
de átomos de carbono que muestra la transformación del propionil-coa en
succinil-coA.
Fuente: (Nelson D.L., M.M. Cox y C.M. Cuchillo 2005).
288
Figura N0 7.15. Productos finales del Metabolismo de Acidos grasos Impares
Fuente: (Moat, A.G.; Foster, J.W. y M.P. Spector. 2002)
O bien, tal como sucede en E. coli, el propionato se condensa con el glioxilato para dar
-hidroxiglutarato, que luego se desdobla en lactato y acetato. Figura N0 7.16.
El succinato puede ser oxidado por el CAT.
Figura N0 7.16. Formación de lactato y acetato a partir de propionato por E. coli
Fuente: (Frenchel, T.G.M. y T.H. Blackburn. 2005)
289
El destino ulterior del lactato es desconocido en este caso.
Algunas bacterias acumulan acetil fosfato, aparentemente como reserva energética. El
aceti fosfato se convierte fácilmente en acetil-CoA mediante la fosfotransacetilasa:
Por otra parte, como ya ha sido comentado anteriormente, puede producir ATP y
acetato.
7.5. OXIDACIÓN DE GAMMA HIDROXIACIDOS
Aparte la α y β oxidación, los ácidos grasos también pueden oxidarse a
-
hidroxiácidos que ulteriormente pueden pasar a ácidos dicarboxílicos:
Otra ruta minoritaria para la oxidación de ácidos grasos es la ω-oxidación, que tiene
lugar en el retículo endoplasmático de muchos tejidos; se produce una hidroxilación
sobre el carbono metílico (–CH3) en el extremo de la molécula opuesto al
grupo carboxilo (–COOH). Utiliza el tipo de reacción de la oxidasa de función mixta y
requiere citocromo P450, O2 y NADPH. Luego, el ácido graso hidroxilado se oxida en
el citosol a un ácido dicarboxílico (un grupo carboxilo en cada extremo de la molécula);
este proceso se da principalmente en ácidos grasos de mediana longitud.
La ω oxidación requiere la participación de las cadenas respiratorias, posiblemente con
citocromo P450 o tiorredoxina y NADPH-citrocromo P450 reductasa.
En las especies de Pseudomonas los ácidos grasos producidos por hidrocarburos se
oxidan simultáneamente por β y ω oxidación. Figura N0 7.17.
290
Figura N0 7.17. Oxidación simultánea por β
y ω oxidación en especies de
Pseudomonas
Fuente: (Murray, R. K. et. al. 2005).
Cuando no tiene lugar la β-oxidación es cuando se acumulan cera.
La omega
oxidación (ω-oxidación)
es
una ruta
metabólica del catabolismo de
los ácidos grasos, alternativa a la β-oxidación; a diferencia de ésta, en la que
se oxida el tercer carbono de la cadena (carbono β), contando a partir del
extremo carboxílico (–COOH), en la ω-oxidación se oxida el carbono opuesto, el más
alejado del grupo carboxilo (carbono ω). Este proceso es generalmente minoritario y
afecta en especial a ácidos grasos de mediana longitud (10-12 átomos de carbono),
pero puede ser importante cuando la β-oxidación está alterada.
En vertebrados, los enzimas para la ω-oxidación se localizan en el retículo
endoplásmico y en el citosol, especialmente del hígado y los riñones, en vez de en
la mitocondria como en el caso de la β-oxidación.
Los pasos del proceso se sumarizan en el siguiente orden:
1. Hidroxilación
En el primer paso se incorpora un grupohidroxilo (–OH) en el carbono ω. El
oxígeno del grupo proviene deloxígeno molecular en una compleja reacción en
que intervienen el citocromo P450 y el NADPHcomo dador deelectrones.
291
La enzima es una oxidasa de función mixta y la reacción ocurre en el Retículo
endoplasmático.
2. Oxidación
El siguiente paso es la oxidación del grupo hidroxilo a aldehído por el NAD+. La
enzima es la alcohol deshidrogenasa y la reacción ocurre en el citosol.
3. Oxidación
El tercer paso es la oxidación del grupo aldehído a un ácido carboxílico por el
NAD+. El producto es un ácido graso con un grupocarboxilo en cada extremo
(ácido dicarboxílico). La enzima es la alcohol deshidrogenasa y la reacción
ocurre en el citosol.
Tras estos tres pasos, cualquiera de los extremos del ácido graso puede unirse
al coenzima A para formar un acil-CoA graso que puede sufrir la β-oxidación para
producir ácidos de cadena más corta como el ácido succínico (C4), que puede ingresar
en el ciclo de Krebs, y el ácido adípico (C6); este proceso tiene lugar principalmente en
los peroxisomas.
292
7.6. CICLO DEL ACIDO GLIOXILICO
Las bacterias utilizan el ciclo del glioxilato (Figura N0 7.18), es una modificación del
Ciclo de Krebs en el cual se saltan los pasos enzimáticos en los cuales dos moléculas
de CO2 son removidas de los intermediarios de C6. El intermediario C6 se convierte en
dos compuestos C4 (ambos componentes del ciclo). Por lo tanto por cada grupo acetilo
(de los ácidos grasos) un intermediario adicional del ciclo se produce. La ruta del
glioxilato generalmente no se encuentra en células animales, ya que se utilizan ácidos
grasos preformados y presentes en los alimentos.
Figura N0 7.18. Modificación del Ciclo Krebs que lleva a la formación de glucosa a
partir de Acetil CoA.
Fuente: (C.K. Mathews, K.E. Van Holde y K.B. Ahern, 2002).
293
7.6.1. Características principales

En Plantas, Bacterias y Levaduras, no en animales

Produce Glucosa partiendo de acetato y permite a las células crecer en
ambientes mínimos

Los pasos de las descarboxilaciones del Ciclo de Krebs no se llevan acabo

Ocurre en el Glioxisoma

El succinato generado se transporta desde el glioxisoma a la mitocondria,
donde se convierte, a través de las reacciones 6,7, y 8 del ciclo del ácido cítrico
en Oxalacetato

Es la fuente más importante de oxalacetato cuando la bacteria se alimenta
exclusivamente de fracciones de dos átomos de carbono.
7.6.2. Enzimas exclusivas del Ciclo de glioxilato
Esta vía implica dos enzimas: la isocitrato liasa y la malato sintasa. Comprende una
condensación de acetil – CoA con ácido glioxílico que de ácido málico con intervención
del enzima malato sintasa. El malato es subsiguiente oxidado a oxalacetato.
La isocitrato liasa cataliza el desdoblamiento del isocitrato en succinato y glioxilato:
De esta forma se consigue sintetizar succinato a partir de Acetil-CoA, mientras el
C.A.T. puede seguir funcionando. El succinato se puede utilizar con fines anabólicos,
por ejemplo para la síntesis de glucosa. Es una ruta muy útil en la germinación de las
semillas.
294
El glioxilato condensa entonces con acetil – CoA para formar Malato:
El malato es subsiguientemente oxidado a oxalacetato (Figura N0 7.19)
La combinación de estas dos reacciones constituye un bypass de las reacciones de
descarboxilacion del CAT y un proceso cíclico a través del cual se metabolizan dos
grupos acetilo a oxalacetato:
Figura N0 7.19. Esquema detallado del Ciclo del Glioxilato y sus enzimas
representativas.
295
Fuente: (M.T. Madigan, J.M. Martinko y J. Parker., 2002).
7.6.3. Rol Bioquímico y Regulación del Ciclo de Glioxilato
El ciclo del glioxilato regula el drenaje del CAT y adicionalmente proporciona una
fuente de ácido pirúvico para la glucogénesis como consecuencia de la oxidación de
ácidos C4. Figura N0 7.20.
Los enzimas del ciclo se sintetizan durante el crecimiento sobre acetato o sus
precursores metabólicos inmediatos. La mineralización tiene lugar cuando el isocitrato
sigue el ciclo del CAT y no es el sustrato de la isocitrato liasa.
El funcionamiento del ciclo del ácido glioxílico se halla sujeto a un control muy estricto,
tanto a nivel de actividad como a nivel de síntesis de sus enzimas. Los trabajos ya
clásicos de Kornberg han demostrado que le control fino de la actividad se localiza en
el isocitrato liasa, siendo ésta inhibida totalmente por bajos niveles PEP. La síntesis de
este enzima se reprime a nivel de transcripción pudiendo ser el correpresor el PEP, el
piruvato o uno de sus derivados metabólicos.
296
Figura N° 7.20. Ciclo del ácido glioxílico. Se generan moléculas C4 a partir de
acetil – CoA.
La condensación de oxalacetato con acetil – CoA sigue algunas reacciones del ciclo de
Krebs. La isocitrato liasa desdobla el isocitrato, produciendo succinil – CoA, que se
transforma en oxalacetato siguiendo las reacciones del CAT. Por su parte, el glioxilato
condensa con una segunda molécula de acetil – CoA, generando malato. El resultado
del proceso es la transformación neta de dos moléculas de acetil – CoA en una de
oxalacetato, que queda disponible para finalidades biosintéticas. En trazo continuo se
representan las reacciones del CAT, y en trazo discontinuo las del ciclo glioxilato.
Fuente: (Pares I.F. y A. Juárez, 1997).
297