Ketogenes typer av ketonkroppar, syntes och nedbrytning



den ketogenes är processen genom vilken acetoacetat, p-hydroxibutyrat och aceton erhålles, vilka tillsammans kallas ketonkroppar. Denna komplexa och finjusterade mekanism utförs i mitokondrier, från katabolismen av fettsyror.

Förvärvningen av ketonkropparna sker när organismen utsätts för uttömmande fasta perioder. Även om dessa metaboliter syntetiseras mestadels i leverceller, finns de som en viktig energikälla i olika vävnader, såsom skelettmuskulatur och hjärt- och hjärnvävnader..

B-hydroxibutyrat och acetoacetat är metaboliter som används som substrat i hjärtmuskeln och njurcortexen. I hjärnan blir ketonkroppar viktiga energikällor när kroppen har uttömt sin glukosreserv.

index

  • 1 Allmänna egenskaper
  • 2 Typer och egenskaper hos ketonkroppar
  • 3 Syntes av ketonkroppar
    • 3.1 Villkor för ketogenes
    • 3.2 mekanism
    • 3,3 p-oxidation och ketogenes är relaterade
    • 3.4 Reglering av β-oxidation och dess effekt på ketogenes
  • 4 Nedbrytning
  • 5 Medicinsk relevans av ketonkropparna
    • 5.1 Diabetes mellitus och ackumulering av ketonkroppar
  • 6 referenser

Allmänna egenskaper

Ketogenes anses vara en mycket viktig fysiologisk funktion eller metabolisk väg. I allmänhet utförs denna mekanism i levern, även om det har visat sig att det kan utföras i andra vävnader som kan metabolisera fettsyror.

Bildandet av ketonkroppar är det huvudsakliga metaboliska derivatet av acetyl-CoA. Denna metabolit erhålls från den metaboliska vägen som kallas β-oxidation, vilket är nedbrytningen av fettsyror.

Tillgängligheten av glukos i vävnaderna där β-oxidation sker bestämmer acetyl-CoAs metaboliska öde. I speciella situationer riktas oxiderade fettsyror nästan helt till syntesen av ketonkroppar.

Typer och egenskaper hos ketonkroppar

Huvudketonkroppen är acetoacetat eller acetoättiksyra, vilken syntetiseras mestadels i leverceller. De andra molekylerna som utgör ketonkropparna är härledda från acetoacetatet.

Reduktionen av acetoättiksyra ger upphov till D-p-hydroxibutyrat, den andra ketonkroppen. Aceton är ett svårt förening för att bryta ned och förekommer genom spontan dekarboxylering reaktions acetoacetat (så kräver inte ingripande av något enzym), när de är närvarande i höga koncentrationer i blod.

Beteckningen av ketonkroppar har ordnats genom konvention, eftersom strängt p-hydroxibutyratet inte har en ketonfunktion. Dessa tre molekyler är lösliga i vatten vilket underlättar deras transport i blod. Dess huvuduppgift är att ge energi till vissa vävnader som skelett och hjärtmuskulatur.

De enzymer som är involverade i bildandet av ketonkroppar är huvudsakligen i levern och njurcellerna, vilket förklarar varför dessa två lägen är huvudproducenterna av dessa metaboliter. Dess syntes uppträder enbart och uteslutande i den mitokondriska matrisen av celler.

När dessa molekyler syntetiseras går de in i blodomloppet och går till de vävnader som kräver dem, där de bryts ned till acetyl-CoA.

Syntes av ketonkroppar

Villkor för ketogenes

Det metaboliska ödet av acetyl-CoA från β-oxidation beror på organismens metaboliska krav. Detta oxideras till CO2 och H2Eller via citronsyracykeln eller syntesen av fettsyror, om ämnesomsättningen av lipider och kolhydrater är stabil i kroppen.

När kroppen behöver bilda kolhydrater används oxaloacetat för att tillverka glukos (glukoneogenes) istället för att starta citronsyracykeln. Detta inträffar, som nämnts, när kroppen har någon oförmåga att erhålla glukos, i fall som långvarig fastande eller närvaro av diabetes.

På grund av detta användes acetyl-CoA som härrör från oxidering av fettsyror för framställning av ketonkropparna.

mekanism

Ketogenesprocessen börjar från produkterna av p-oxidation: acetacetyl-CoA eller acetyl-CoA. När substratet är acetyl-CoA, är det första steget kondenseringen av två molekyler, till reaktion som katalyseras av acetyl-CoA-transferas producera acetacetil-CoA.

Den acetacetil-CoA kondenseras med tredjedel acetyl-CoA genom inverkan av HMG-CoA-syntas, HMG-CoA att producera (β-hydroxi-β-metylglutaryl-CoA). HMG-CoA försämras till acetoacetat och acetyl-CoA genom verkan av HMG-CoA-lyas. På detta sätt erhålles den första ketoniska kroppen.

Acetoacetat reduceras till p-hydroxibutyrat genom ingrepp av p-hydroxibutyratdehydrogenas. Denna reaktion beror på NADH.

Huvudacetoacetatketonkroppen är en p-keto-syra, vilken genomgår icke-enzymatisk dekarboxylering. Denna process är enkel och producerar aceton och CO2.

Denna serie reaktioner ger sålunda upphov till ketonkropparna. Dessa vattenlösliga för att transporteras lätt genom blodcirkulationen, utan förankring till en struktur av albumin, såsom fettsyror som är olöslig i vattenhaltigt medium.

B-oxidation och ketogenes är relaterade

Metabolismen av fettsyror producerar substraten för ketogenes, så dessa två vägar är funktionellt relaterade.

Acetoacetyl-CoA är en hämmare av metabolism av fettsyror, och stoppar aktiviteten av acyl-CoA-dehydrogenas är det första enzymet i β-oxidation. Dessutom utövar den också inhibering på acetyl-CoA-transferas och HMG-CoA-syntas.

HMG-CoA-syntas, individ genom CPT-I (enzym involverat i produktionen av karnitin acyl β-oxidation i) representerar en viktig reglerande roll i bildandet av fettsyror.

Reglering av p-oxidation och dess effekt på ketogenes

Matning av organismer reglerar en komplex uppsättning hormonella signaler. Kolhydrater, aminosyror och lipider som konsumeras i kosten deponeras i form av triacylglyceroler i fettvävnad. Insulin, ett anabole hormon, är involverat i syntesen av lipider och bildandet av triacylglyceroler.

På mitokondriell nivå kontrolleras β-oxidation genom införande och delaktighet av vissa substrat i mitokondrierna. CPT I-enzymet syntetiserar Acyl Carnitin från cytosoliskt Acyl CoA.

När organismen matas aktiveras acetyl-CoA-karboxylas och citrat ökar nivåerna av CPT I, medan fosforyleringen minskar (cyklisk AMP-beroende reaktion).

Detta orsakar ackumulering av malonyl CoA, vilket stimulerar syntesen av fettsyror och blockerar deras oxidation, vilket förhindrar att en meningslös cykel genereras.

I fallet med fasta, är mycket låg karboxylasaktiviteten eftersom nivåerna av enzymet CPT jag har reducerats och även fosforyleras, aktivering och främja lipidoxidation, som därefter tillåta bildandet av ketonkroppar genom av acetyl-CoA.

nedbrytning

Ketonkroppar diffunderar ut ur cellerna där de syntetiserades och transporterades till perifera vävnader genom blodbanan. I dessa vävnader kan de oxideras genom tricarboxylsyracykeln.

I perifera vävnader oxideras p-hydroxibutyrat till acetoacetat. Därefter aktiveras föreliggande acetoacetat av enzymet 3-ketoacyl-CoA-transferas.

Succinyl-CoA fungerar som en CoA-givare som blir succinat. Acetoacetat aktivering sker för att förhindra att succinyl-CoA blir succinat i citronsyracykeln, med syntesen av GTP kopplad genom inverkan av succinyl-CoA-syntas den.

Den resulterande acetoacetylCoA genomgår brista thiolytic producera två molekyler av acetyl-CoA som är införlivade i trikarboxylsyracykeln, mer känd som Krebs cykel.

Levercellerna saknar 3-ketoacyl-CoA-transferaset, vilket förhindrar att denna metabolit aktiveras i dessa celler. På detta sätt garanteras att ketonorganen inte oxideras i cellerna där de framställdes, men att de kan överföras till vävnaderna där deras aktivitet är nödvändig.

Medicinsk relevans av ketonkropparna

I människokroppen kan höga koncentrationer av ketonkroppar i blodet orsaka särskilda tillstånd som kallas acidos och ketonemi.

Tillverkningen av dessa metaboliter motsvarar katabolismen av fettsyror och kolhydrater. En av de vanligaste orsakerna till ett patologiskt tillstånd ketogenes är den höga koncentrationen av ättiksyra dicarbonados fragment som inte bryts ned genom oxidation pathway trikarboxylsyra.

Som en konsekvens finns en ökning av nivåerna av ketonkroppar i blod över 2 till 4 mg / 100 N och deras närvaro i urinen. Detta resulterar i störning av intermediärmetabolism hos nämnda metaboliter.

Vissa fel i neuroglandulära hypofysfaktorer som reglerar nedbrytningen och syntesen av ketonkroppar, tillsammans med störningar i kolvätenes metabolism, är orsaken till tillståndet av hypertononemi.

Diabetes mellitus och ackumulering av ketonkroppar

Diabetes mellitus (typ 1) är en endokrin sjukdom som orsakar en ökning av produktionen av ketonkroppar. Otillräcklig insulinproduktion inaktiverar transporten av glukos till musklerna, lever och fettvävnad och ackumuleras därmed i blodet.

Cellerna i frånvaro av glukos börjar processen med glukoneogenes och nedbrytning av fett och proteiner för att återställa deras metabolism. Som en konsekvens minskar oxaloacetatkoncentrationerna och lipidoxidationen ökar.

därefter sker en ackumulering av acetyl-CoA i frånvaro av oxalacetat kan inte följa den väg av citronsyra, därefter orsakar höga utbyten av ketonkroppar, karakteristisk för denna sjukdom.

Ansamlingen av aceton påvisades genom sin närvaro i urinen och andedräkten av människor som har detta tillstånd, och är i själva verket en av de symptom som indikerar manifestation av denna sjukdom.

referenser

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Ketogenes i astrocyter: karakterisering, reglering och möjlig cytoprotektiv roll (Doktorsavhandling, Universidad Complutense de Madrid, Publikationstjänst).
  2. Devlin, T. M. (1992). Textbok för biokemi: med kliniska korrelationer.
  3. Garrett, R. H., & Grisham, C. M. (2008). biokemi. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J.D., Mannaerts, G.P., & Foster, D.W. (1977). En möjlig roll för malonyl-CoA vid reglering av leverfettsyraoxidation och ketogenes. Journal of clinical investigation, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, O. (2007). Biokemi av metaboliska processer. Reverte.
  6. Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M.M. (2008). Lehners principer för biokemi. Macmillan.
  7. Pertierra, A.G., Gutiérrez, C.V., och andra, C. M. (2000). Grunderna för metabolisk biokemi. Redaktionell Tébar.
  8. Voet, D., & Voet, J.G. (2006). biokemi. Ed. Panamericana Medical.