Ketogenézy typov telies, syntéza a degradácia

Ten ketogenéza Je to proces, ktorým sa získavajú acetoacetát, β-hydroxybutirát a acetón, ktorý sa spolu nazývajú ketónové telá. Tento komplexný a jemne regulovaný mechanizmus sa vykonáva v mitochondriách, z katabolizmu mastných kyselín.

Získanie ketónového tela sa uskutoční, keď telo vystavuje vyčerpávajúce obdobia pôstu. Aj keď sú tieto metabolity väčšinou syntetizované v pečeňových bunkách, nachádzajú sa ako dôležitý zdroj energie v rôznych tkanivách, ako sú kostrové svaly a v srdcových a mozgových tkanivách.

Zdroj: SAV VAS [CC0]

P-hydroxibutrerát a acetoacetát sú metabolity používané ako substráty v srdcovom svale a kôre obličiek. V mozgu sa ketónové telá stávajú dôležitými zdrojmi energie, keď telo vyčerpá svoju glukózovú rezervu.

[TOC]

Všeobecné charakteristiky

Ketogenéza sa považuje za veľmi dôležitú fyziologickú alebo metabolickú cestu. Všeobecne platí, že tento mechanizmus sa vykonáva v pečeni, hoci sa ukázalo, že sa môže vykonávať v iných tkanivách schopných metabolizovať mastné kyseliny.

Tvorba ketónových tiel je hlavnou metabolickou deriváciou acetyl-coA. Tento metabolit sa získa z metabolickej trasy známej ako β-oxidácia, ktorá je degradáciou mastných kyselín.

Dostupnosť glukózy v tkanivách, kde sa vyskytuje β-oxidácia, určuje metabolický cieľ acetyl-CoA. V konkrétnych situáciách sú oxidované mastné kyseliny smerované takmer výlučne na syntézu ketónových telies.

Typy a vlastnosti ketónových tiel

Hlavným ketonickým telom je acetoacetát alebo kyselina acetooctová, ktorá je väčšinou syntetizovaná v pečeňových bunkách. Z acetoacetátu sú odvodené ďalšie molekuly, ktoré tvoria ketónové telá.

Redukcia kyseliny acetoctovej vedie k vzniku D-P-hydroxybutirátu, druhého ketonického tela. Acetón je ťažká zlúčenina, ktorá sa degraduje a je produkovaná spontánnou dekarboxylačnou reakciou acetoacetátu (takže nevyžaduje zásah žiadneho enzýmu), ak je prítomný vo vysokých koncentráciách v krvi.

Nenominácia ketónových tiel bola usporiadaná na základe dohovoru, pretože striktne povedané, β-hydroxybutirát nemá ketónovú funkciu. Tieto tri molekuly sú rozpustné vo vode, čo uľahčuje ich prepravu krvi. Jeho hlavnou funkciou je poskytovať energiu určitým tkanivám ako kostrový a srdcový sval.

Enzýmy zapojené do tvorby ketónových tiel sú hlavne v pečeni a obličkách, čo vysvetľuje, že tieto dve miesta sú hlavnými výrobcami týchto metabolitov. Jeho syntéza sa vyskytuje iba a výlučne v mitochondriálnej matrice buniek.

Môže vám slúžiť: sporulácia: v rastlinách, v húb a baktériách

Akonáhle sa tieto molekuly syntetizujú, idú do krvného obehu a venujú sa tkanivám, ktoré ich vyžadujú, kde sa degradujú až do acetyl-coa.

Syntéza ketónových telies

Podmienky pre ketogenézu

Metabolický cieľ acetyl-CoA z β-oxidácie závisí od metabolických požiadaviek organizmu. Toto je oxidované pre CO₂ a h₂Alebo prostredníctvom cyklu kyseliny citrónovej alebo syntézy mastných kyselín, ak je metabolizmus lipidov a uhľohydrátov stabilný v tele stabilný.

Ak telo potrebuje uhľohydráty, oxalacetát sa používa na výrobu glukózy (glukoneogenéza) namiesto začatia cyklu kyseliny citrónovej. To sa stáva, ako už bolo spomenuté, keď má telo určitú neschopnosť získať glukózu, v prípadoch, ako je predĺžený pôst alebo prítomnosť cukrovky.

Z tohto dôvodu sa acetyl-CoA, ktorá je výsledkom oxidácie mastných kyselín.

Mechanizmus

Proces ketogenézy začína z produktov β-oxidácie: acetacetyl-CoA alebo acetyl-CoA. Ak je substrát acetyl-CoA, prvý krok pozostáva z kondenzácie dvoch molekúl, acetyl-CoA prenosovej reakcie, na produkciu acetacetyl-CoA.

Acetacecetyl-CoA sa kondenzuje tretím acetyl-CoA pôsobením HMG-CoA syntázy, aby sa vytvoril HMG-CoA (P-hydroxy-β-metylglutaril-CoA). HMG-CoA je degradovaný na acetoacetát a acetyl-CoA akciou HMG-CoA liasa. Týmto spôsobom sa získa prvé ketonické telo.

Acetoacetát sa redukuje na p-hydroxybutirát zásahom pydroxybutirátu dehydrogenázy. Táto reakcia závisí od NADH.

Hlavným ketonickým telom acetoacetátu je β-cethoacid, ktorý zažíva neenzymatickú dekarboxyláciu. Tento proces je jednoduchý a vytvára acetón a co_2.

Táto séria reakcií teda vedie k ketónovým telám. Tieto rozpustné vo vode sa môžu prepravovať jednoduchým spôsobom prostredníctvom krvného obehu, bez toho, aby bolo potrebné ukotviť do štruktúry albumínu, ako je to v prípade mastných kyselín, ktoré sú nerozpustné vo vodnom médiu.

Β-oxidácia a ketogenéza sú príbuzné

Metabolizmus mastných kyselín produkuje substráty na ketogenézu, takže tieto dva spôsoby sú funkčne príbuzné.

Acetoacetyl-CoA je inhibítor metabolizmu mastných kyselín, pretože zastaví aktivitu acyl-CoA dehydrogenázy, ktorá je prvým enzýmom β-oxidácie. Okrem toho tiež vykonáva inhibíciu prenosu acetyl-CoA a HMG-CoA syntázy.

Enzým HMG-CoA syntázy, ktorý je vystavený CPT-I (enzým zapojený do produkcie acylkenitínu pri β-oxidácii), predstavuje dôležitú regulačnú úlohu pri tvorbe mastných kyselín.

Môže vám slúžiť: Flora a fauna zacatecas: Reprezentatívne druhy

Regulácia β-oxidácie a jej účinok na ketogenézu

Kŕmenie organizmov reguluje komplexný súbor hormonálnych signálov. Sacharidy, aminokyseliny a lipidy spotrebované v strave sa ukladajú vo forme triacylglycerolov v tukovom tkanive. Inzulín, anabolický hormón, zasahuje do syntézy lipidov a tvorbe triacylglycerolov.

Na mitochondriálnej úrovni je p-oxidácia kontrolovaná vstupom a účasťou niektorých substrátov v mitochondriách. Enzým CPT I Syntetizuje karnitín acyl z acilu cytosolického acilu.

Keď je telo kŕmené, acetyl-CoA karboxyláza a citrát zvyšuje hladiny CPT I, zatiaľ čo znižuje jeho fosforyláciu (reakcia závislá od cyklického AMP).

To spôsobuje akumuláciu Malonil CoA, ktorá stimuluje syntézu mastných kyselín a blokuje jej oxidáciu, čím bráni generovaniu márneho cyklu.

V prípade pôstu je aktivita karboxylázy veľmi nízka, pretože hladiny enzýmu CPT I boli redukované a tiež fosforylované, aktivujú a podporujú oxidáciu lipidov, čo následne umožní tvorbu ketónových telies -Coa.

Degradácia

Ketónové telá sa šíria mimo buniek, kde boli syntetizované a sú transportované do periférnych tkanív krvným obehom. V týchto tkanivách môžu byť oxidované cyklom trikarboxylových kyselín.

V periférnych tkanivách β-hydroxybutirát sa oxiduje na acetoacetát. Následne sa súčasný acetoacetát aktivuje pôsobením enzýmu 3-Zoa transferázy.

Succinil-CoA pôsobí ako sukcinát darcu CoA. K aktivácii acetoacetátu dochádza, aby sa zabránilo sukcinyl-coA.

Výsledná aceoacetyl-CoA trpí tiolitickým prasknutím, ktoré produkujú dve molekuly acetyl-CoA, ktoré sú začlenené do cyklu trikarboxylových kyselín, lepšie známe ako cyklus Krebs.

Pečené bunky chýbajú 3-kotoacil-coA prenos, čo bráni aktivácii tohto metabolitu v týchto bunkách. Týmto spôsobom je zaručené, že ketónové telá neoxidujú v bunkách, kde boli produkované, ale že sa môžu preniesť do tkanív, kde je potrebná ich aktivita.

Lekársky význam ketónových telies

V ľudskom tele môžu vysoké koncentrácie ketónových telies v krvi spôsobiť osobitné stavy nazývané acidóza a ketonémia.

Môže vám slúžiť: Sfingomyeline: Čo je, štruktúra, funkcie, syntéza

Výroba týchto metabolitov zodpovedá katabolizmu mastných kyselín a uhľohydrátov. Jednou z najbežnejších príčin stavu patologickej ketogenézy je vysoká koncentrácia fragmentov dikarbonovaných octov, ktoré sa neznižujú na oxidačnej ceste trikarboxylových kyselín.

V dôsledku toho dochádza k zvýšeniu hladín ketónových teliesok nad 2 až 4 mg/100 N a ich prítomnosť v moči. To sa premieta do narušenia sprostredkovateľského metabolizmu týchto metabolitov.

Určité defekty v hypofýze neuroglandulárnych faktoroch, ktoré regulujú degradáciu a syntézu ketónových telies, sú spolu s poruchami metabolizmu uhľovodíkov, príčinou stavu hypercetonémie.

Diabetes mellitus a akumulácia ketonických tiel

Diabetes mellitus (typ 1) je endokrinné ochorenie, ktoré spôsobuje zvýšenie produkcie ketónových tiel. Inzulín neprimeraná produkcia Zakáže glukózu do svalov, pečene a tukového tkaniva, a tak sa hromadí v krvi.

Bunky v neprítomnosti glukózy začínajú proces glukoneogenézy a degradácie tuku a proteínov na obnovenie ich metabolizmu. V dôsledku toho sa koncentrácie oxalacetátu znižujú a zvyšujú oxidáciu lipidov.

Došlo k akumulácii acetyl-CoA, ktorá v neprítomnosti oxalacetátu nemôže nasledovať cestu kyseliny citrónovej, potom spôsobuje vysoké produkcie ketónových telies, charakteristických pre toto ochorenie.

Hromadenie acetónu sa deteguje jeho prítomnosťou v moči a v dychu ľudí, ktorí tento stav predstavujú, a je v skutočnosti jedným zo symptómov, ktoré naznačujú prejav tohto ochorenia.

Odkazy

1. Blázquez ortiz, C. (2004). Ketogenéza v astrocytoch: Charakterizácia, regulácia a možný cytoprotektívny papier (Dizertačná práca, Dodatočná univerzita v Madride, Publications Service).
2. Devlin, T. M. (1992). Učebnica biochémie: s klinickými koreláciami.
3. Garrett, R. H., & Grisham, C. M. (2008). Biochémia. Thomson Brooks/Cole.
4. McGry, J. D., Mannaerts, G. P., & Foster, D. W. (1977). Možná úloha malonyl-CoA pri regulácii oxidácie a ketogenézy mastných kyselín pečeňou a ketogenéza. The Journal of Clinical Investigation, 60(1), 265-270.
5. Melo, v., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, alebo. (2007). Biochémia metabolických procesov. Reverzný.
6. Nelson, D. L., Lehninger, a. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger princípy biochémie. Macmillan.
7. Pertier, a. G., Gutiérrez, C. Vložka., A ďalšie, c. M. (2000). Základy metabolickej biochémie. Redaktor.
8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biochémia. Edimatizovať. Pan -American Medical.