Ketogeneza Vrste teles, sinteza in razgradnja

The Ketogeneza To je postopek, s katerim dobimo acetoacetat, β-hidroksibutirat in aceton, ki se skupaj imenujejo ketonska telesa. Ta kompleksni in fino reguliran mehanizem se izvaja v mitohondrijih iz katabolizma maščobnih kislin.

Pridobivanje ketonskih teles se zgodi, ko je telo podvrženo izčrpnim obdobjem posta. Čeprav se ti presnovki večinoma sintetizirajo v jetrnih celicah, jih najdemo kot pomemben vir energije v raznolikih tkivih, kot so skeletne mišice ter v srcu in možganskih tkivih.

Vir: SAV VAS [CC0]

Β-hidroksibutirat in acetoacetat sta presnovki, ki se uporabljajo kot substrati v srčnih mišicah in lubju ledvic. V možganih ketonska telesa postanejo pomembni viri energije, ko je telo izčrpalo svojo glukozno rezervo.

[TOC]

Splošne značilnosti

Ketogeneza velja za zelo pomembno fiziološko ali presnovno pot. Na splošno se ta mehanizem izvaja v jetrih, čeprav se je pokazalo, da ga je mogoče izvajati v drugih tkivih, ki so sposobni presnovati maščobne kisline.

Nastajanje ketonskih teles je glavna presnovna derivacija acetil-coa. Ta presnovek dobimo iz presnovne poti, znane kot β-oksidacija, kar je razgradnja maščobnih kislin.

Razpoložljivost glukoze v tkivih, kjer se pojavi β-oksidacija, določa presnovni cilj acetil-CoA. Zlasti situacije oksidirane maščobne kisline skoraj v celoti usmerijo v sintezo ketonskih teles.

Vrste in lastnosti ketonskih teles

Glavno ketonsko telo je acetoacetat ali acetoocetna kislina, ki se večinoma sintetizira v jetrnih celicah. Iz acetoacetata so pridobljene druge molekule, ki sestavljajo ketonska telesa.

Zmanjšanje acetoocetne kisline povzroči D-β-hidroksibutirat, drugo ketonsko telo. Aceton je težka spojina za razgradnjo in jo proizvaja spontana dekarboksilacijska reakcija acetoacetata (zato ne potrebuje intervencije nobenega encima), kadar je prisoten v visokih koncentracijah v krvi.

Označevanje ketonskih teles je uredila konvencija, saj strogo gledano β-hidroksibutirat nima funkcije ketona. Te tri molekule so topne v vodi, kar olajša njihov krvni prevoz. Njegova glavna funkcija je zagotoviti energijo določenim tkivom kot skeletne in srčne mišice.

Encimi, ki sodelujejo pri nastajanju ketonskih teles, so predvsem v jetrih in ledvicah, kar pojasnjuje, da sta ti dve lokaciji glavna proizvajalca teh presnovkov. Njegova sinteza se pojavlja samo in izključno v mitohondrijski matriki celic.

Lahko vam služi: sporulacija: v rastlinah, v glivah in v bakterijah

Ko so te molekule sintetizirane, gredo v krvni obtok, ki obravnavajo tkiva, ki jih zahtevajo, kjer se razpadejo do acetil-CoA.

Sinteza ketonskih teles

Pogoji za ketogenezo

Metabolični cilj acetil-CoA iz β-oksidacije je odvisen od presnovnih potreb organizma. To je oksidirano za co₂ in h₂Ali s ciklom citronske kisline ali sinteze maščobnih kislin, če je presnova lipidov in ogljikovih hidratov stabilna v telesu.

Ko telo potrebuje ogljikove hidrate, se za proizvodnjo glukoze (glukoneogeneza) uporablja oksalacetat, namesto da bi zagnali cikel citronske kisline. To se zgodi, kot že omenjeno, kadar ima telo nekaj nezmožnosti pridobivanja glukoze, v primerih, kot sta podaljšano postov ali prisotnost sladkorne bolezni.

Zaradi tega se za proizvodnjo ketonskih teles uporablja acetil-CoA, ki je posledica oksidacije maščobnih kislin.

Mehanizem

Postopek ketogeneze se začne iz produktov β-oksidacije: acetacetil-CoA ali acetil-CoA. Ko je substrat acetil-CoA, je prvi korak sestavljen iz kondenzacije dveh molekul, reakcije acetil-CoA transferaze, da nastane acetacetil-coA.

Acetacetil-CoA se kondenzira s tretjim acetil-CoA z delovanjem sintaze HMG-CoA, da nastane HMG-CoA (β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA). HMG-CoA se degradira na acetoacetat in acetil-CoA s pomočjo HMG-CoA Liasa Action. Na ta način dobimo prvo ketonsko telo.

Acetoacetat se zmanjša na β-hidroksibutirat z intervencijo β-hidroksibutirata dehidrogenaze. Ta reakcija je odvisna od NADH.

Glavno ketonično acetoacetatno telo je β-cetocid, ki doživlja neencimsko dekarboksilacijo. Ta postopek je preprost in proizvaja aceton in co_2.

Ta niz reakcij povzroči ketonska telesa. Te, ki so topne v vodi, se lahko na preprost način prevažajo skozi krvni obtok, ne da bi se morali zasidrati na albuminsko strukturo, prav tako tudi v maščobnih kislinah, ki so netopne v vodnem mediju.

Β-oksidacija in ketogeneza sta povezana

Metabolizem maščobnih kislin proizvaja substrate za ketogenezo, zato sta ta dva načina funkcionalno povezana.

Acetoacetil-CoA je zaviralec presnove maščobnih kislin, saj ustavi aktivnost acil-CoA dehidrogenaze, ki je prvi encim β-oksidacije. Poleg tega izvaja tudi inhibicijo pri prenosu acetil-CoA in HMG-CoA sintaze.

Encim sintaze HMG-CoA, ki je podvržen CPT-I (encim, ki sodeluje pri proizvodnji acil karnitina pri β-oksidaciji), predstavlja pomembno regulativno vlogo pri tvorbi maščobnih kislin.

Lahko vam služi: flora in favna zacatecas: več reprezentativnih vrst

Regulacija β-oksidacije in njegov vpliv na ketogenezo

Hranjenje organizma uravnava zapleten niz hormonskih signalov. Ogljikovi hidrati, aminokisline in lipidi, ki jih zaužijemo v prehrani. Inzulin, anabolični hormon, posega v sintezo lipidov in tvorbo triacilglicerolov.

Na mitohondrijski ravni je β-oksidacija nadzorovana z vnosom in sodelovanjem nekaterih substratov v mitohondrijih. Encim CPT I sintetizira karnitin acil iz citosolnega acila Acil.

Ko se telo nahrani, acetil-CoA karboksilaza in citrat povečata raven CPT I, medtem ko zmanjša njegovo fosforilacijo (ciklična reakcija, odvisna od AMP).

To povzroča kopičenje malonil COA, ki spodbuja sintezo maščobnih kislin in blokira njegovo oksidacijo, kar preprečuje, da bi se brezupni cikel ustvaril.

V primeru posta je aktivnost karboksilaze zelo nizka, ker so se ravni encima CPT zmanjšale in tudi fosforilirale, aktivirale in spodbujale oksidacijo lipidov, kar bo pozneje omogočilo nastanek ketonskih teles skozi acetil -Coa.

Degradacija

Ketonska telesa se širijo zunaj celic, kjer so jih sintetizirali in jih krvni obtok prenašajo v periferna tkiva. V teh tkivih jih lahko oksidiramo skozi cikel trikarboksilnih kislin.

V perifernih tkivih se β-hidroksibutirat oksidira v acetoacetat. Nato se sedanji acetoacetat aktivira z delovanjem 3-ZOA transferaznega encima.

Succinil-CoA deluje kot darovalec COA, ki postane sukcinat. Aktivacija acetoacetata se pojavi, da se prepreči sukcinil-CoA.

Nastala aceoacetil-CoA trpi tiolitsko rupturo, ki proizvaja dve molekuli acetil-CoA, ki sta vgrajeni v cikel trikarboksilnih kislin, bolj znana kot Krebs Cycle.

Jetrne celice nimajo prenosa 3-kotoacila-CoA, kar preprečuje, da bi se ta presnovek v teh celicah aktiviral. Na ta način je zagotovljeno, da ketonska telesa ne oksidirajo v celicah, kjer so bila proizvedena, ampak da jih je mogoče prenesti v tkiva, kjer je potrebna njihova aktivnost.

Medicinska pomembnost ketonskih teles

V človeškem telesu lahko visoke koncentracije ketonskih teles v krvi povzročijo posebna stanja, imenovana acidoza in ketonemija.

Vam lahko služi: sfingomielin: kaj je, struktura, funkcije, sinteza

Proizvodnja teh presnovkov ustreza katabolizmu maščobnih kislin in ogljikovih hidratov. Eden najpogostejših vzrokov za stanje patološke ketogeneze je visoka koncentracija ocetnih dikarziranih fragmentov, ki se ne razpadejo na oksidacijski poti trikarboksilnih kislin.

Posledično se poveča raven teles ketona v krvi nad 2 do 4 mg/100 N in njihova prisotnost v urinu. To pomeni motnjo posredniškega presnove teh presnovkov.

Nekatere pomanjkljivosti v nevroglandskih dejavnikih hipofize, ki uravnavajo razgradnjo in sintezo ketonskih teles, skupaj z motnjami v presnovi ogljikovodika, so vzrok za stanje hipercetonemije.

Diabetes mellitus in kopičenje ketonskih teles

Diabetes mellitus (tipa 1) je endokrina bolezen, ki povzroči povečanje proizvodnje ketonskih teles. Neustrezna inzulin onemogoči glukozo na mišice, jetra in maščobno tkivo in se tako kopiči v krvi.

Celice v odsotnosti glukoze začnejo proces glukoneogeneze in razgradnje maščob in beljakovin, da obnovijo njihovo presnovo. Posledično se koncentracije oksalacetata zmanjšujejo in povečajo oksidacijo lipidov.

Pojavi se akumulacija acetil-CoA, ki v odsotnosti oksalacetata ne more slediti poti citronske kisline, nato pa povzroči visoke produkcije ketonskih teles, ki so značilne za to bolezen.

Kopičenje acetona odkrijemo s svojo prisotnostjo v urinu in v dih ljudi, ki predstavljajo to stanje, in je v resnici eden od simptomov, ki kažejo na manifestacijo te bolezni.

Reference

1. Blázquez ortiz, c. (2004). Ketogeneza v astrocitih: karakterizacija, regulacija in možni citoprotektivni papir (Disertacija Doktorska, Univerza v Madridu Computense, Služba za publikacije).
2. Devlin, t. M. (1992). Učbenik biokemije: s kliničnimi korelacijami.
3. Garrett, r. H., & Grisham, c. M. (2008). Biokemija. Thomson Brooks/Cole.
4. McGry, j. D., Mannaerts, g. Str., & Foster, D. W. (1977). Možna vloga za malonil-CoA pri regulaciji oksidacije maščobnih kislin jeter in ketogeneze. Časopis za klinično preiskavo, 60(1), 265-270.
5. Melo, v., Ruiz, v. M., & Cuamatzi, ali. (2007). Biokemija presnovnih procesov. Reverte.
6. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Lehningerjeva načela biokemije. Macmillan.
7. Pertierra, a. G., Gutiérrez, c. V., & Drugi, c. M. (2000). Osnove presnovne biokemije. Uredništvo Tébar.
8. Voet, d., & Voet, J. G. (2006). Biokemija. Ed. Pan -american Medical.