Metabolismo de lípidos

Capítulo 21. Metabolismo de lípidos.
En los capítulos anteriores hemos visto como la célula vegetal sintetiza compuestos
orgánicos por medio de la fotosíntesis, y cómo metaboliza estos compuestos, más
específicamente glucosa, para disponer de energía y también tener estructuras carbonadas
para la síntesis de otros compuestos. En la Figura 1 se puede ver una representación
esquemática de estas vías metabólicas.
hv
reacciones
fotoquímica
s
O 2
H 2O
NADPH
cadena
respitatória
CO 2
ATP
ATP
ciclo de
Calvin
NADH
FADH 2
polisacáridos
glucosa
piruvato
acetil-CoA
CO 2
ciclo de
Krebs
ATP
CO 2
ATP
aminoácido
ácidos
grasos
citrato
proteínas
lípidos
acetil-CoA
Figura 1. Integración del metabolismo celular. Las líneas punteadas indican relación de
metabolismo de azúcares y lípidos.
En esta figura se han agregado, enlazadas por líneas punteadas, las relaciones del
metabolismo de carbohidratos con el de los lípidos. Esto es así ya que en las células de todas
las especies los lípidos son esenciales debido a que integran la estructura de la membrana,
imprescindible para las relaciones metabólicas. Asimismo, entre la amplia variedad de
lípidos que la célula sintetiza se cuentan muchos compuestos como vitaminas, hormonas,
etc., también esenciales para el metabolismo. Además, las grasas y aceites frecuentemente
cumplen funciones de reserva. En los mamíferos las grasas acumuladas permiten a algunas
especies sobrevivir largos períodos sin necesidad de ingerir alimentos, y aún agua, ya que
las grasas, cuando se oxidan, son fuente de energía, esqueletos carbonados y agua. En los
vegetales, especialmente en aquellos que tienen órganos de propagación (semillas) que
resisten largos períodos de tiempo en situaciones desfavorables para la germinación, las
grasas constituyen las principales fuentes de reserva. Las semillas de maní por ejemplo, en
estado seco llegan a contener más de un 60% de su peso en forma de aceites. El C en los
lípidos se encuentra más reducido que en los azúcares, por ello, la oxidación del C en los
225

primeros lleva a la producción de una cantidad mayor de ATP, así como su biosíntesis
requiere de una inversión mayor de energía metabólica.
Síntesis de ácidos grasos
Ya sea que las células sinteticen sus propias estructuras carbonadas, como es en el caso de
los organismos autótrofos, o bien que obtengan materia y energía a través de la
incorporación de compuestos carbonados (organismos heterótrofos), la interconversión entre
lípidos e carbohidratos resulta esencial. En animales, esta direccionalidad sólo es total en
cuanto a la síntesis de grasas a partir de carbohidratos, mientras que no todas las grasas son
llevadas nuevamente a glucosa debido a la reacción irreversible catalizada por la citrato
sintasa. En cambio en los vegetales, un ciclo similar (pero alternativo) al ciclo de Krebs,
permite la disolución de las grasas y su transformación en glucosa.
Esta interconversión comienza con la síntesis de ácidos grasos a partir de acetil-CoA.
Tanto en células de mamíferos como de vegetales o aún de procariotas, la acetil-CoA
proviene de la decarboxilación del piruvato, por acción de la piruvato deshidrogenasa,
proceso que ocurre en mitocondria (visto en el Capítulo 20), o bien de la oxidación de
ácidos grasos, proceso que veremos más adelante en este capítulo. Si bien la síntesis de
ácidos grasos conceptualmente resulta similar (pero en sentido inverso) a la vía de oxidación
de los mismos, ambas rutas difieren especialmente en las enzimas que intervienen y en la
localización celular donde ocurren. De este modo, la vía de síntesis se puede dividir en tres
etapas, que son catalizadas por tres sistemas enzimáticos distintos y que ocurren en tres
compartimentos diferenciados.
La primera etapa, que ocurre en citosol en células animales y cloroplastos de células
vegetales, consiste en la biosíntesis de palmitato. Esta etapa se desarrolla en 4 pasos
repetitivos (señalados del 1 al 4 en la Figura 2) donde, en cada ciclo, la cadena de ácido
graso se extiende 2 carbonos. Estos pasos son catalizados por un complejo enzimático
denominado complejo ácido graso sintasa. En primera instancia, se lleva a cabo la
formación de malonil-CoA a partir de acetil-CoA y bicarbonato (HCO3 - ) en una reacción
irreversible catalizada por la enzima acetil-CoA carboxilasa, tal como se representa en la
ecuación 1.
226
H3CCO-CoA + ATP + HCO3 - → HOOCCH2CO-CoA + ADP + Pi + H + {ecuación 1}
El paso siguiente implica la unión del acetil-CoA y del malonil-CoA a la proteína
transportadora del acilo (ACP, del inglés: acyl carrier protein), que integra el complejo
enzimático. Esta reacción es catalizada por una transferasa que libera la Coenzima A (CoA)
(ecuaciones 2 y 3 respectivamente) y se obtiene acetil-ACP y malonil-ACP.
HOOCCH2CO-CoA + ACP → HOOCCH2CO-ACP + CoA {ecuación 2}
H3CCO-CoA + ACP → H3CCO-ACP + CoA {ecuación 3}

Los grupos acetilo y malonilo quedan muy cercanos dentro del complejo y están activados
por la unión a la ACP. A partir de aquí comienza el ciclo de 4 reacciones. El primer paso
implica una condensación catalizada por una β-cetoacil-ACP sintasa (enzima condensadora),
en la que el acetil-ACP, obtenido en la ecuación 3, se une a un residuo acetilo que resulta de
la decarboxilación del malonil-ACP obtenido en la ecuación 2. De esta forma se obtiene un
cetoacilo, el β-cetoacil-ACP, es decir un compuesto de 4C que resulta de la condensación
de 2 moléculas de acetato (ecuación 4) y una molécula de CO2.
El CO2 liberado en esta reacción es el mismo carbono que se unió al acetil-CoA como
HCO3 - para originar malonil-CoA. Este proceso de tomar CO2 y luego liberarlo, lo realiza la
célula debido a que la unión de dos moléculas de acetil-CoA es un proceso muy
endergónico, mientras que la condensación de un grupo acetilo con un grupo malonilo le
resulta termodinámicamente favorable.
HOOCCH2CO-ACP + CH3CO-ACP→ H3CCOCH2CO-ACP + ACP + CO2 {ecuación 4}
En los 3 pasos posteriores del ciclo, el β-cetoacil-ACP formado sufreuna reducción, una
deshidratación y una nueva reducción, originando butiril-ACP (ecuación 5). En esto pasos
las enzimas reductasas (pasos 2 y 4) consumen NADPH para terminar de remover el grupo
ceto del carbono 3.
H3CCOCH2CO-ACP + 2NADPH → H3C(CH2)2CO-ACP + H2O + 2NADP + {ecuación 5}
El butiril-ACP constituye ahora un nuevo sustrato para la enzima condensadora (paso 1), al
cual se le unirá un nuevo residuo acetato proveniente del malonil-ACP. De esta forma y en
una serie total de 7 ciclos, se van agregando residuos acetato hasta formar palmitoil-ACP,
que sufre la hidrólisis de ACP para dar ácido palmítico (16:0, ecuación 6). Los carbonos 15
y 16 de esta molécula, pertenecen al acetil-ACP que comenzó el primer ciclo, el resto de los
carbonos provienen de la decarboxilación de malonil-ACP.
H3CCO-CoA + 7 HOOCCH2CO-CoA + 14 NADPH →
H3C(CH2)14COOH + 7 CO2 + 8 CoA + 14 NADP + + 6 H2O {ecuación 6}
El ácido graso de 16C es el producto principal, y se produce una pequeña cantidad de ácidos
grasos de mayor longitud. El segundo ácido graso más producido es el esteárico (18:0), el
cual, antes de ser hidrolizado, es convertido en ácido graso insaturado (18:1) por una enzima
desaturasa.
En resumen, y tal como lo expresa la ecuación 6, en la serie de reacciones mencionadas se
van agregando residuos acetato-activados a la cadena carbonada, residuos que luego se
reducen quedando el ácido graso completo (Figura 2).
227

La estequiometría final del proceso se resume en la ecuación 7.
8 acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 14 H + →
228
16:0 + 7 ADP + 7 Pi + 8 CoA + 14 NADP + + 7 H2O {ecuación 7}
De la descripción del proceso de síntesis de lípidos, la adición de unidades acetato
determina que, en términos generales, los ácidos orgánicos que se encuentran en la
naturaleza tienen un número par de átomos de C.
H 3 C
1. El acetil-CoA se
carboxila con gasto de
ATP
2. El grupo malonil es
transferido a una ACP
CH 2
CH 2
C
O
HO
O
HO
5. Comienzo del segundo
ciclo de biosíntesis
7. En la última vuelta el
ACP es removido para
obtener el ácido graso
ACP
malonil-ACP
butiril-ACP
6. Los ciclos continuan
adicionando grupos acetilos
(2C) del malonil-ACP
SACP
O
Carboxilación
ATP
ADP + P i
C
ACP
CoA
C
NAD +
HCO 3 -
CH 2
malonil-CoA
CH 2
C
malonil-ACP
H 3 C C
acetil-CoA
carboxilasa
SCoA
C
O
SACP
O
O
H 3 C
O
acetil-CoA
Decarboxilación
ACP, CO 2
Continua por 6 u 8
ciclos más para obtener
ácidos grasos de 16 o
18C, respectivamente
4
NADH
3
H 2O
2
SCoA
1
H 3 C
C
El grupo acetil es
transferido a una ACP
C
CH 2
ACP
SACP
O
acetil-ACP
3. Comienzo del primer
ciclo de biosíntesis
ACP
CO 2
Decarboxilación
C
β-cetoacetil-ACP
NAD +
NADH
SACP
O
4. El grupo cetona del C3 es
removido en 3 pasos: reducción,
deshidratación, reducción
Figura 2. Representación esquemática de la síntesis de ácidos grasos.

La segunda etapa consiste en el agregado de nuevos residuos acetato al palmitato, por
medio de elongasas, para dar el resto de los ácidos orgánicos, proceso que ocurre tanto en en
retículo endoplásmico liso (REL) y en menor medida en mitocondria. El proceso en ambas
organelas es diferente, en mitocondria se elongan por el agregado de unidades acetilos; en
REL, se elongan por condensación de malonil-CoA.
Finalmente, se producen las insaturaciones (dobles enlaces) de las cadenas
hidrocarbonadas por enzimas desaturasas.. Las insaturaciones normalmente se encuentran
entre los carbonos 9-10, 12-13 y 15-16, y se dan en configuración cis, proceso que ocurre
siempre en REL.
Los ácidos grasos sintetizados en cloroplastos, son también utilizados para la síntesis de
glicerolípidos, como galactosilglicerol (glucolípidos), que son componentes importantes en
las membranas de estos plastidios. En retículo endoplasmico se forma diacilglicerol que
lleva a la formación de otros lípidos de membrana como fosfatidilinositol, fosfatidilglicerol,
fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina.
Oxidación de lípidos
Ya dijimos que los lípidos cumplen con al menos tres funciones posibles en la química de la
célula. Forman parte de la estructura de las membranas, constituyen moléculas que a su vez
intervienen en la regulación del metabolismo y actúan como elementos de reserva para
situaciones de alta demanda tanto de materia como de energía. En los mamíferos, donde son
usados como reserva de energía, son almacenados en células especializadas, los adipocitos,
que se localizan en determinadas partes del cuerpo. Mientras que en las plantas, donde se
utilizan principalmente como reserva de carbono, lo hacen en organelas llamadas
oleosomas,que se encuentran en el citoplasma de las células del endosperma (semilla) o en
los tejidos de los frutos que protegen a las semillas, para atender el rápido crecimiento del
embrión que tendrá altas demandas energéticas y de materia. Los oleosomas son estructuras
con una simple capa lipídica, como una micela, con la porción hidrofílica hacia el
citoplasma y las colas en el interior, y son estabilizados por proteínas.
Los triacilgliceroles acumulados por la célula, debido a sus propiedades y estructura, son
muy difíciles de movilizar a través de las membranas, por lo que son transformados en
azúcares a través de tres procesos. El primero de ellos implica la degradación de los ácidos
grasos a acetil-CoA por β-oxidación en el glioxisoma de las células vegetales, o
mitocondrias de células animales; luego el acetil-CoA es oxidado a CO2 en el ciclo de Krebs
lo cual ocurre en la matriz de la mitocondria (Capítulo 20), y por último la transferencia de
electrones desde el NADH y el FADH2, producidos en los dos procesos anteriores, a la
cadena respiratoria mitocondrial (Capítulo 20).Los lípidos de reserva son almacenados
como triacilglicéridos, es decir como ácidos grasos esterificados con glicerol. En el caso de
animales los ácidos grasos son saturados, de modo que son grasas. En cambio en los
vegetales, los ácidos grasos tienen niveles variados de insaturaciones lo que los constituye
en aceites.Independientemente de su localización, la oxidación de los lípidos comienza con
la hidrólisis de los triacilglicéridos para liberar glicerol y ácidos grasos. Este proceso lo
realizan tres enzimas, la triacilglicerol-lipasa (TGL), la diacilglicerol-lipasa (DGL) y la
monoacilglicerol-lipasa (MGL), que van hidrolizando sucesivamente los enlaces éster
establecidos entre los alcoholes del glicerol y los carboxilos de los ácidos grasos (Figura 3).
En las plantas las lipasas se pueden encontrar en la membrana simple de los oleosomas, en
el interior de los oleosomas o en los glioxisomas, aunque estos dos compartimentos se
encuentran muy cercanos durante la degradación de lípidos. La primera de estas enzimas es
activada mediante fosforilación con ATP.
229

230
TGL ADP
ATP
P
TGL DGL
MGL
Triacilglicerol Diacilglicerol Monoacilglicerol Glicerol
=
O
C OH
C OH
Ac. graso Ac. graso
Ac. graso
Figura 3. Hidrólisis de triacilgliceroles por medio de lipasas.
Los ácidos grasos así liberados son luego “activados” a través de la conjugación con CoA
para formar tioésteres de acilo. Esta reacción es catalizada por ligasas específicas y
necesitan de ATP. Esta activación del ácido graso, permite la oxidación del C3 o β, que,
como veremos en el título siguiente, da nombre al proceso de β-oxidación. En el caso de
células de mamíferos, como la oxidación de los ácidos grasos ocurre en mitocondria y la
membrana de esta organela es impermeable a los ácidos grasos, o a los acil-CoA, el
transporte de los mismos a través de las membranas externa e interna lo realiza un
aminoácido especial, la carnitina. En las células vegetales al estar en contacto los
oleosomas con los glioxisomas, no requieren ningún sistema de transporte.
β-oxidación de los ácidos grasos
Una vez que los ácidos grasos han sido “activados” al conjugarse con CoA formando
unidades acil-CoA, comienzan a oxidarse en una cadena secuencial de reacciones que van
eliminando los C de dos en dos. Es decir que, así como en la síntesis las unidades de C se
fueron agregando como residuos acetato, de la misma forma son oxidados. Cada paso está
constituido por 4 reacciones encadenadas, deshidrogenación, hidratación, deshidrogenación
nuevamente, y finalmente fragmentación tiolítica. Como el ataque comienza en el tercer C
de la cadena, es decir el Cβ respecto del extremo en que se encuentra el carboxilo
esterificado con CoA, de ahí el nombre que recibe, β-oxidación (Figura 4). Esta secuencia
de reacciones ocurre por igual en mitocondrias y glioxisomas.
En la primera reacción la enzima acil-CoA deshidrogenasa oxida el palmitoil-CoA. Esta
deshidrogenación de los C2 (Cα) y C3 (Cβ), produce un doble enlace entre los mismos
originando el trans-2-enoil-CoA y los electrones y protones reducen el FAD + (paso 1 de la
Figura 4). El trans-2-enoil-CoA es luego hidratado, por la enoil-CoA hidratasa, a βhidroxiacil-CoA
(paso 2). En este paso se agrega H2O al doble enlace. Posteriormente, una
β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa produce β-cetoacil-CoA (paso 3). En este caso la energía
es transferida al NAD + para dar NADH. En el cuarto paso ocurre la reacción del β-cetoacil-
CoA con una CoA libre, mediada por la acil-CoA acetiltransferasa (tiolasa), liberando
acetil-CoA (2C) y deja a una acil-CoA con 2 átomos de C menos que la original (14C). La
repetición de estos cuatro pasos, en 6 ciclos adicionales (7 ciclos en total) se terminan de
liberar los residuos acetato los que pueden tener diversos destinos de acuerdo a la organela
donde se desarrolle y que iremos describiendo. En la ecuación 8 se resume un paso de la βoxidación
del palmitato activado, y en la ecuación 9 la oxidación total del mismo.
=
O
=
O
C OH

2. La oxidación comienza
por el Cβ (C3)
H3C (CH2 ) 11 CH2 CH2 CH2 C
Deshidrogenación
FADH 2
FAD
palmitoil-CoA
H3C (CH2 ) 11 CH2 CH CH C
H 2O
1
trans-2-enoil-CoA
β-3-hidroxiacil-CoA Hidratación
3. En una serie de 3 pasos:
oxidación, hidratación,
oxidación, se forma un grupo
cetona en el C3 (Cβ).
2
OH
H3C (CH2 ) 11 CH2 CH CH2 C
β-3-hidroxiacil-CoA
O
SCoA
5. El acil-CoA comienza
un nuevo ciclo
H3C (CH2 ) 11 CH2 C
O
SCoA
O
ácido graso
H3C (CH2 ) 11 CH β-cetoacil-CoA
2 C CH C
O
SCoA
O
CoASH
miristoil-CoA acetil-CoA
Se repite 5 veces el
ciclo para liberar por
último 2 acetil-CoA
SCoA
3
NAD +
β-cetoacil-CoA
NADH
Desidrogenación
1. El ácido graso se
une a la coenzima-A
4. La molécula se cliva en
acil-CoA y acetil-CoA
H 3 C C
4
CoASH
O
SCoA
O
SCoA
6. Los ciclos continúan
liberando grupos acetilos
(2C) en forma de acetil-CoA
Figura 4. Representación esquemática de la β-oxidación de ácidos grasos.
palmitoil-CoA + CoA + FAD + + NAD + + H2O →
miristoil-CoA + acetil-CoA + FADH2 + NADH + H + {ecuación 8}
palmitoil-CoA + 7 CoA + 7 FAD + + 7 NAD + + 7 H2O →
8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H + {ecuación 9}
Si recordamos del Capítulo anterior, por cada FADH2 que transfiere e - a la cadena
respiratoria mitocondrial se producen 2 ATP, y por cada NADH, 3 moléculas de ATP. Así
obtenemos 5 ATP por vuelta de ciclo, lo que da un total de 35 ATP en la oxidación total del
palmitato.
El acetil-CoA producido en la β-oxidación en mitocondria de células animales puede ser
oxidado a CO2 en el ciclo del ácido de Krebs. Este ciclo produce 12 ATP por cada acetil-
CoA, pero si observamos la ecuación 9, vemos que se producen 8 acetil-CoA por molécula
231

de palmitato, lo que nos da un total de 96 ATP. La oxidación total del ácido graso saturado
16:0 a CO2 en mitocondria se muestra en la ecuación 10.
palmitoil-CoA + 131 Pi + 131 ADP →
232
CoA + 131 ATP + 16 CO2 + 23 H2O {ecuación 10}
Aquí se constata lo que se dijo al principio, la oxidación de ácidos grasos produce una
cantidad mayor de energía metabólica (131 ATP por mol de palmitato) que la oxidación de
azúcares (38 ATP por mol de glucosa).
Tanto en animales como en vegetales existen organelas en las que específicamente se
oxidan los ácidos grasos por β-oxidación. Si bien los pasos de oxidación son iguales a los
descriptos, en estas organelas la transferencia de electrones y protones del FADH2 se hace
directamente al O2 que se reduce a peróxido de hidrógeno (H2O2, también conocido como
agua oxigenada), de ahí que reciban el nombre de peroxisomas. Este H2O2 es una especie
reactiva del oxígeno (ROS) el cual produce daño celular por oxidación de compuestos como
los lípidos de membrana y el ADN, por lo que es inmediatamente clivado por la enzima
catalasa en H2O y O2, por lo tanto no se produce ATP sino que se libera energía como calor.
En plantas, los peroxisomas están presentes en los tejidos de hojas, mientras que los
glioxisomas están presentes sólo en semillas durante su germinación. Por lo que los
glioxisomas se pueden considerar peroxisomas especializados, siendo similares a estos en
estructura y función. Al igual que los peroxisomas contienen alta concentración de catalasas.
La β-oxidación en el glioxisoma ocurre con el objetivo de proveer metabolitos esenciales
como glucosa. En el glioxisoma, el acetil-CoA producido es convertido en precursores que
pueden, por medio de por medio del ciclo del glioxilato y gluconeogénesis, dar glucosa.
Más adelante en este capítulo, se detallaran los posibles destinos del succinato producido en
el ciclo del glioxilato.
Un caso especial lo constituye la β-oxidación de ácidos grasos insaturados. Muchos de los
ácidos grasos que constituyen los triacilgliceroles y fosfolípidos contienen insaturaciones.
Como la configuración de estos ácidos grasos es siempre en posición cis, no puede unirse al
sitio activo de la enzima enoil-CoA hidratasa encargada de catalizar la hidratación del trans-
2-enoil-CoA (paso 2 de la Figura 4). Se requiere de dos enzimas extras para la oxidación de
estos ácidos grasos. El ácido graso es degradado por la serie de ciclos de la β-oxidación
hasta llegar al doble enlace del C9, que ahora queda en el C3 del ácido graso insaturado.
Allí, una enzima isomerasa, 3,2-enoil-CoA isomerasa, transloca el doble enlace trans del C3
a un enlace cis en el C2. De esta forma queda formado un trans-2-enoil-CoA sobre el que
puede actuar la hidratasa correspondiente. La segunda enzima, 2,4-dienoil-CoA reductasa,
es requerida para la oxidación de ácidos grasos poliinsaturados (por ejemplo, dobles enlaces
en C9 y C12) donde también actúa la isomerasa. Es normal que la mayoría de los ácidos
grasos de origen vegetal de nuestra alimentación sean insaturados y tengan configuración cis.
Por eso que se recomienda una ingesta rica en lípidos de origen vegetal sobre los de origen
animal para disminuir los riesgos de enfermedades vasculares. Sin embargo hay que tener
cuidado con ciertos procesos de modificación de los alimentos, tanto naturales como
artificiales, ya que se obtienen ácidos grasos insaturados pero en posición trans. Este es el
caso de la hidrogenación parcial de grasas y aceites para fabricar margarina, o de ciertos
alimentos de origen de animales rumiantes en los que las bacterias del rumen fabrican este
tipo de lípidos.

Por otra parte, si bien la inmensa mayoría de los ácidos grasos tienen cadena par, existe
una pequeña proporción de ellos con cadena impar, que son comunes entre los lípidos de
plantas y algunos organismos marinos. En el proceso de β-oxidación es claro entonces que
quedará un último resto de cadena con 5 átomos de C. En la reacción correspondiente se
liberará acetil-CoA y propionil-CoA (3C). Este residuo propionilo sufre un proceso mediado
por tres enzimas (carboxilasa, epimerasa y mutasa) para generar succinil-CoA. Así, ambos
productos pueden ingresar al ciclo de Krebs en los animales o al ciclo del glioxilato en las
plantas (el succinato es el producto de dicho ciclo).
Ciclo del glioxilato. Glioxisomas
Ya señalamos anteriormente que las células vegetales tienen mecanismos especiales para el
metabolismo de lípidos que permiten la conversión total de los aceites en glucosa. La
liberación de los ácidos grasos comienza con la hidrólisis de los triacilglicéridos que
transcurre en las mismas organelas en que se almacenan, los cuerpos lipídicos. Mientras que
el mecanismo de β-oxidación de los ácidos grasos ocurre en los glioxisomas. Estas
organelas son cuerpos esféricos, rodeados por una membrana simple, en la que se acumulan
los lípidos de reserva. Son especialmente abundantes en el endosperma (tejido de reserva)
de las semillas de especies oleaginosas. Los lípidos almacenados son allí mismo oxidados
para dar AcCoA por medio de la cadena de reacciones ya explicadas (Figuras 3 y 4). La
AcCoA ingresa luego en un ciclo de reacciones, conocido como Ciclo del Glioxilato, que
tiene grandes similitudes con el Ciclo de Krebs. La Figura 5 es una representación
esquemática de las reacciones que ocurren en este ciclo. La mayoría de los intermediarios
del ciclo y las enzimas que catalizan las racciones son comunes a ambos ciclos. Sin embargo,
las diferencias esenciales consisten en que al ciclo del glioxilato ingresan dos moléculas de
AcCoA, que no se pierden como CO2. En este ciclo se evitan los pasos de decarboxilación
que van de isocitrato a succinato y en vez de ello el isocitrato se escinde en glioxilato y
succinato.
En la figura 5, se puede observar que inicialmente, una molécula de AcCoA (proveniente de
la β-oxidación o directamente del acetato) reacciona con oxalacetato (4C) para dar citrato
(6C), el cual por acción de la enzima aconitasa se isomeriza a isocitrato. Posteriormente
mediante una reacción catalizada por la isocitrato liasa, la molécula de isocitrato se divide
para dar una molécula de succinato (4C) y una de glioxilato (2C). El succionato formado se
trasporta a la mitocondria donde ingresa parcialmente al ciclo de Krebs y es convertido a
malato. Ya en el citosol, el malato es oxidado a oxalacetato que sigue la via de la
gluconeogénesis. Por otro lado, el glioxilato formado se combina con otra molécula de
AcCoA y también dá origen a una molécula de malato, que es oxidado por la malato
deshidrogenasa para formar oxalacetato. Este puede combinarse nuevamente con una
molécula de AcCo y así comenzar nuevamente el ciclo.
Como se mencionó anteriormente, la vía gluconeogénica no ocurre en glioxisoma, sino que
el succinato se traslada a la mitocondria donde ingresa parcialmente al ciclo de Krebs y
entrar ahora sí en esta vía de síntesis de glucosa. De esta manera, al ciclo del glioxilato
ingresan los residuos acetato “activados” producidos por la oxidación de lípidos, y se
obtienen como producto neto, en vez de coenzimas reducidas y CO2, un mol de succinato.
Este succinato, como se dijo, puede ir a mitocondria para dar: a) malato y finalmente
glucosa por medio de la gluconeogénesis en el citosol; b) ATP, en forma indirecta al
ingresar al ciclo de Krebs y generando co-enzimas reducidas (NADH y FADH2); c) ATP,
en forma directa al ceder directamente alectrones a la cadena de transporte respiratoria. Sin
embargo, la mayoría del C que proviene de la oxidación de lípidos de reserva en semillas va
a la síntesis de glucosa para dar lugar a la síntesis de compuestos estructurales.
233

234
GLUCOSA
COO -
H C OH
CH 2
COO -
Malato
Acetato
GLIOXISOMA Acetil-CoA
Citrato
sintasa
CoA
NADH
NAD +
Ácido
Málico
+ H +
O
COO -
C
CH 2
COO - Ácido
Oxaloacético
Oxalacetato
Malato
deshidrogenasa
Malato
sintasa
Gluconeogénesis
Acetil-CoA(1)
O
CH 3
C~S
Acetil-CoA(2)
CH 3
O
C~S
Ácido Glioxílico
O
Isocitrato
C H
liasa
COO -
Glioxilato
CH 2
CoA
COO -
CH 2
CoA
Ácido Succínico
COO -
Succinato
Figura 5. Ciclo del glioxilato.
Conexiones entre los ciclos del glioxilato y de Krebs
Ácidos
grasos
CH 2
COO -
HO C COO -
CH 2
Citrato
Ácido Cítrico
COO -
H C
H
CH 2
C
Aconitasa
OH
Isocitrato
La Figura 6 representa las conexiones entre los ciclos del Glioxilato y de Krebs en células
de tejidos de semillas. Esta conexión sirve para que las estructuras carbonadas con un alto
potencial redox, es decir los lípidos almacenados en cuerpos lipídicos como triacilglicéridos,
sirvan para que el embrión germinante obtenga la materia y la energía necesarias para su
crecimiento. Es a partir entonces de los ácidos grasos que la célula obtiene los
monosacáridos (glucosa y fructosa) por medio de estos mecanismos concatenados. La
condensación de dichos monosacáridos produce sacarosa, que es la forma de transporte de
sustancias de que disponen los tejidos vegetales, que abastecerán al resto de las estructuras
de la joven planta en esta etapa heterotrófica del crecimiento.
COO -
COO -
COO -

Figura 6. Conexiones entre los ciclos del Glioxilato y de Krebs en células de tejidos de semillas.
235