ГЛИОКСИЛА́ТНЫЙ ЦИКЛ

ГЛИОКСИЛА́ТНЫЙ ЦИКЛ, цик­ли­че­ский фер­мен­та­тив­ный про­цесс, в хо­де ко­то­ро­го про­ис­хо­дят по­сле­до­ва­тель­ные пре­вра­ще­ния аце­тил-КоА (см. Ко­фер­мент А) че­рез ста­дию об­ра­зо­ва­ния гли­ок­си­ло­вой ки­сло­ты. Опи­сан у не­ко­то­рых мик­ро­ор­га­низ­мов, плес­не­вых гри­бов, во­до­рос­лей и в про­рас­таю­щих се­ме­нах мас­лич­ных куль­тур, где жи­ры ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­ст­ве ре­зерв­ных ве­ществ, а так­же в бо­га­тых жи­ра­ми клет­ках алей­ро­но­во­го слоя се­мян не­ко­то­рых зла­ков (в т. ч. яч­мень, пше­ни­ца).

В рас­тит. клет­ках ре­ак­ции Г. ц. про­те­ка­ют в гли­ок­си­со­мах (спец. ор­га­нел­лах ци­то­плаз­мы, ок­ру­жён­ных оди­нар­ной мем­бра­ной) и пред­став­ля­ют со­бой не­сколь­ко ви­до­из­ме­нён­ную фор­му три­кар­бо­но­вых ки­слот цик­ла. По­сту­паю­щие в гли­ок­си­со­мы жир­ные ки­сло­ты при уча­стии ацил-КоА-син­те­таз пре­вра­ща­ют­ся в их КоА-про­из­вод­ные, а за­тем рас­ще­п­ля­ют­ся фер­мен­та­ми β-окис­ле­ния до аце­тил-КоА. Г. ц. на­чи­на­ет­ся (см. схе­му) кон­ден­са­ци­ей аце­тил-КоА с ща­ве­ле­во­ук­сус­ной ки­сло­той с об­ра­зо­ва­ни­ем ли­мон­ной ки­сло­ты, ко­то­рая пре­вра­ща­ет­ся в цис-ако­ни­то­вую, а за­тем в изо­ли­мон­ную ки­сло­ты. По­сле это­го при уча­стии спе­ци­фич. для Г. ц. фер­мен­тов (изо­цит­рат­лиа­зы и ма­лат­син­та­зы) изо­ли­мон­ная ки­сло­та рас­ще­п­ля­ет­ся (ре­ак­ция 4) на ян­тар­ную и гли­ок­си­ло­вую ки­сло­ты, и в хо­де по­сле­дую­щей кон­ден­са­ции гли­ок­си­ло­вой ки­сло­ты со 2-й мо­ле­ку­лой аце­тил-КоА (ре­ак­ция 5) и при уча­стии ма­лат­син­та­зы об­ра­зу­ет­ся яб­лоч­ная ки­сло­та. Она окис­ля­ет­ся до ща­ве­ле­во­ук­сус­ной ки­сло­ты, за­мы­кая цикл. По­след­няя ре­ак­ция со­про­во­ж­да­ет­ся пре­вра­ще­ни­ем ко­фер­мен­та ни­ко­ти­на­мид­ди­нук­ле­о­ти­да (НАД) в вос­ста­нов­лен­ную фор­му (НАДН). В ре­зуль­та­те ре­ак­ций 4 и 5 про­ис­хо­дит «об­ход» окис­лит. эта­пов цик­ла три­кар­бо­но­вых ки­слот. Т. о., при ка­ж­дом обо­ро­те в Г. ц. вклю­ча­ют­ся две мо­ле­ку­лы аце­тил-КоА, об­ра­зу­ют­ся од­на мо­ле­ку­ла ян­тар­ной ки­сло­ты и два ато­ма во­до­ро­да (в со­ста­ве вос­ста­нов­лен­но­го НАД). Сум­мар­ное урав­не­ние Г. ц. мож­но за­пи­сать как: $$\ce{2CH3CO∼SKoA +2H2O + НАД -> 2HSKoA + HOOC(CH2)2COOH + НАДН + H+}$$(знак $∼$ обо­зна­ча­ет мак­ро­эр­ги­че­скую связь).

Схема глиоксилатного цикла.

Ян­тар­ная ки­сло­та вы­хо­дит из гли­ок­си­сом и по­сту­па­ет в ми­то­хон­д­рии, где пре­вра­ща­ет­ся сна­ча­ла в ща­ве­ле­во­ук­сус­ную ки­сло­ту (че­рез по­сле­до­ва­тель­ное об­ра­зо­ва­ние фу­ма­ро­вой и яб­лоч­ной ки­слот), а за­тем в фос­фое­нол­пи­ру­ват, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся для об­ра­зо­ва­ния глю­ко­зо-1-фос­фа­та, а за­тем са­ха­ро­зы. По­след­няя под­дер­жи­ва­ет рост и раз­ви­тие про­ро­ст­ка до на­ча­ла фо­то­син­те­за в лис­точ­ках.

Бла­го­да­ря Г. ц. аце­тил-КоА не окис­ля­ет­ся до CO₂, как это про­ис­хо­дит в цик­ле три­кар­бо­но­вых ки­слот, а ис­поль­зу­ет­ся в син­те­зе уг­ле­во­дов, не­об­хо­ди­мых для про­цес­сов био­син­те­за. Г. ц. де­ла­ет воз­мож­ным рост мик­ро­ор­га­низ­мов в сре­де, со­дер­жа­щей аце­тат (или жир­ные ки­сло­ты, рас­ще­п­ляю­щие­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем аце­тил-КоА) в ка­че­ст­ве един­ст­вен­но­го ис­точ­ни­ка уг­ле­ро­да. Гли­ок­си­ло­вая ки­сло­та уча­ст­ву­ет так­же в син­те­зе пор­фи­ри­нов, в т. ч. хло­ро­фил­ла.