Ciri -ciri kitaran glioxylate, reaksi, peraturan, fungsi

Dia Kitaran glioxylate Ia adalah laluan metabolik yang terdapat di dalam tumbuhan, dalam beberapa mikroorganisma dan haiwan invertebrata (tidak hadir dalam semua vertebrata), di mana organisma ini dapat menukarkan lemak menjadi karbohidrat (gula).

Laluan ini ditemui pada tahun 1957, sementara Kornberg, Krebs dan Beevers cuba menjelaskan bagaimana bakteria seperti Escherichia coli Mereka boleh tumbuh dengan kehadiran asetat sebagai satu -satunya sumber karbon, dan bagaimana anak benih dalam percambahan Tártago (Ricinus Communis) Mereka boleh mengubah lemak menjadi karbohidrat.

Skim Kitaran Glioxilate (Sumber: Agrotman [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)

Kajian ketiga-tiga penyelidik ini membawa kepada penemuan dua enzim yang dikenali sebagai liasa isocitrate dan synthase jahat, yang, bersama-sama dengan enzim kitaran Krebs, membolehkan sintesis succinate dari dua molekul asetil-CoA.

Succinate yang dihasilkan ditukar kepada Malato melalui kitaran asid tricarboxylic, yang dapat digunakan untuk pengeluaran glukosa oleh glukoneogenesis.

Laluan ini berlaku, di tumbuh -tumbuhan, dalam organel khas yang dipanggil glioxisomes dan penting untuk kelangsungan hidup anak benih semasa peringkat awal percambahan.

[TOC]

Ciri -ciri

Laluan glioksilat boleh dipertimbangkan sebagai "pengubahsuaian" kitaran Krebs, dengan perbezaan yang pada yang pertama tidak berlaku decarboxylation oksidatif, tetapi asid dicarboxylic dari empat atom karbon boleh dibentuk dari dua -matom dari dua unit acetate daripada dua karbon.

Ciri -ciri kitaran glioksilat ini telah digambarkan sebagai satu bentuk yang perlu dielakkan oleh sesetengah organisma (pintasan ") kehilangan atom karbon dalam bentuk karbon dioksida yang mengenal pasti kitaran Krebs.

Di dalam tumbuhan, kitaran glioksilat berlaku di dalam beberapa organel sitosolik yang dikelilingi oleh membran mudah yang dikenali sebagai glyxisomes. Dalam organisma lain seperti ragi dan alga, sebaliknya, laluan ini berlaku di sitosol.

Glioxisomas berstruktur sama dengan peroksisom (beberapa penulis menganggap mereka "peroksisom khusus"), organel lain yang bertanggungjawab terhadap β-pengoksidaan asid lemak dan penghapusan spesies oksigen reaktif dalam organisma eukariotik.

Ia dapat melayani anda: gangliasidos

Di dalam, asid lemak dioksidakan untuk menghasilkan asetil-CoA, yang kemudiannya dipeluwap dalam sebatian empat atom karbon. Sebatian ini secara selektif diangkut ke mitokondria, di mana ia ditukar kepada malato atau diangkut ke sitosol untuk memasuki laluan glukoneogenik (sintesis glukosa).

Enzim yang dikongsi antara laluan glioksilat dan kitaran asid tricarboxylic wujud dalam mitokondria dan glioxisome sebagai isoenzim, yang bermaksud bahawa kedua -dua laluan bekerja lebih atau kurang secara bebas secara bebas salah satu dari yang lain.

Kejadian glioxisomes

Glioxisomas tidak terdapat dalam tisu tumbuhan secara kekal. Mereka sangat banyak semasa percambahan benih oleaginous, yang mempunyai sedikit keupayaan fotosintesis untuk menghasilkan karbohidrat yang mereka perlukan untuk berkembang.

Dalam tumbuhan yang dibangunkan sepenuhnya, penyertaan mereka dalam metabolisme lemak tidak begitu penting, kerana gula kebanyakannya diperolehi oleh fotosintesis.

Reaksi

Acetate dari kemerosotan asid lemak berfungsi sebagai bahan bakar yang kaya dalam tenaga dan sebagai sumber phosphoenolpyruvate untuk sintesis glukosa melalui gluconeogenesis. Proses ini berlaku seperti berikut:

Langkah -langkah kitaran glioxilate

1- Laluan glioksilat, sama dengan kitaran Krebs, bermula dengan pemeluwapan molekul asetil-CoA dengan satu lagi oxalacetate untuk melakukan sitrat, reaksi yang dikatalkan oleh enzim sitrat synthase.

2- Aconitosa Enzyme menukarkan sitrat ini ke isocitrate.

3- Isocitrato digunakan sebagai substrat enzim liasa isocitrate untuk membentuk sebatian succinate dan glioxylate.

Struktur molekul enzim liasa isocitrate (sumber: vrabiochemhw [cc0] melalui wikimedia commons)

4- Glioksilat diambil oleh enzim sintetik Malato untuk menghasilkan kejahatan melalui pemeluwapannya dengan molekul asetil-CoA kedua.

Boleh melayani anda: biomolekul organik: ciri, fungsi dan contoh

5- Kejahatan yang ditukar menjadi oxalacetate oleh dehidrogenase jahat dan sebatian tersebut dapat berfungsi sebagai pendahulu untuk laluan gluconeogenic atau pekat dengan satu lagi asetil-CoA untuk memulakan semula kitaran sekali lagi.

6- Succinate yang dihasilkan juga boleh ditukar kepada fumarate dan ini kepada malato, memberikan lebih banyak molekul oxalacetate untuk pembentukan glukosa. Jika tidak, molekul ini juga boleh dieksport ke mitokondria untuk bekerja dalam kitaran Krebs.

Oxalacetate memasuki laluan glukoneogenik untuk pengeluaran glukosa berkat penukarannya ke dalam phosphoenolpiruvate, yang dipangkin oleh enzim phosphoenolpiruvate carboxiquinase.

Peraturan

Oleh kerana kitaran asid glioksilat dan tricarboxylic berkongsi banyak perantara antara satu sama lain, terdapat peraturan yang diselaraskan antara kedua -dua.

Di samping itu, terdapat mekanisme kawalan, kerana sintesis glukosa dan heksos lain dari asetil-CoA (dari kemerosotan lemak) menunjukkan penyertaan sekurang-kurangnya empat laluan:

- Β-pengoksidaan asid lemak yang menghasilkan molekul asetil-CoA yang diperlukan untuk kedua-dua kitaran Krebs dan, di tumbuh-tumbuhan, ia berlaku dalam glioxisomes.

- Kitaran glioksilat, yang juga berlaku dalam glioxisomes dan, seperti yang dinyatakan, menghasilkan perantara seperti succinate, jahat dan oxalacetate.

- Kitaran Krebs, yang berlaku di mitokondria dan di mana perantara succinate, jahat dan oxalacetate juga berlaku.

- Glukoneogenesis, yang berlaku di sitosol dan merenungkan penggunaan oxalacetate berubah menjadi phosphoenolpyruvate untuk mensintesis glukosa.

Titik kawalan utama adalah dalam enzim isocitrate dehydrogenase, yang peraturannya membayangkan pengubahsuaian kovalen dengan penambahan atau penyingkiran kumpulan fosfat.

Apabila enzim fosforilasi ia tidak aktif, jadi isosytrate diarahkan ke arah laluan pengeluaran glukosa.

Fungsi

Bagi tumbuhan, kitaran glioksilat adalah asas, terutamanya semasa proses percambahan, kerana kemerosotan lemak yang disimpan dalam benih dieksploitasi untuk sintesis glukosa dalam tisu bercakap fotosintesis yang kurang maju.

Boleh melayani anda: glikogen: struktur, sintesis, degradasi, fungsi

Glukosa digunakan sebagai sumber mendapatkan tenaga dalam bentuk ATP atau untuk pembentukan karbohidrat yang lebih kompleks dengan fungsi struktur, tetapi beberapa perantara yang dihasilkan semasa laluan glioksilat juga dapat memenuhi tujuan sintesis komponen sel lain yang lain.

Dalam mikroorganisma

Fungsi utama kitaran glioksilat dalam mikroorganisma adalah untuk menyediakan laluan metabolik "alternatif", supaya mikroorganisma dapat memanfaatkan sumber karbon dan tenaga lain untuk pertumbuhan mereka.

Begitu kes bakteria Escherichia coli, di mana, apabila tahap beberapa perantara glikolisis dan kitaran asid cytric menurun (isocitrate, 3-phosphoglycerate, pyruvate, phosphoenolpyruvate dan oxalacetate), enzim isokitrik dehydrogen (yang inhibates inhibates adalah inhibates dan inhibates inhibates adalah creBS adalah inhibates adalah creBS) diarahkan ke arah laluan glioksilat.

Sekiranya laluan ini aktif pada masa bakteria tumbuh dalam medium yang kaya dengan asetat, contohnya, metabolit ini boleh digunakan untuk mensintesis asid karboksilik dari empat atom karbon yang, kemudian, dapat diperolehi dalam pembentukan karbohidrat tenaga.

Untuk organisma lain seperti kulat, sebagai contoh, telah ditunjukkan bahawa patogenik bergantung sebahagian besarnya pada kehadiran kitaran glioksilat yang aktif, nampaknya atas sebab metabolik.

Rujukan

1. Dey, ms., & Harborne, J. (1977). Biokimia tumbuhan. San Diego, California: Akademik Akhbar.
2. Ensign, s. Ke. (2006). Mengkaji semula kitaran glyoxylate: Laluan alternatif untuk asimilasi asetat mikrob. Mikrobiologi Molekul, 61 (2), 274-276.
3. Garrett, r., & Grisham, c. (2010). Biokimia (ed 4.). Boston, Amerika Syarikat: Brooks/Cole. Pembelajaran Cengage.
4. Lorenz, m. C., & Fink, g. R. (2001). Kitaran glikilat diperlukan untuk virulensi kulat. Alam, 412, 83-86.
5. Mathews, c., Van holde, k., & Ahern, k. (2000). Biokimia (ed 3.). San Francisco, California: Pearson.
6. Rawn, j. D. (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
7. Vallarino, j. G., & Osorio, s. (2019). Asid Organik. Dalam fisiologi dan biokimia buah -buahan dan sayur -sayuran (pp. 207-224). Elsevier Inc.