Ketogenesis jenis badan keton, sintesis dan degradasi



The ketogenesis adalah proses yang mana acetoacetate, β-hydroxybutyrate dan aseton diperoleh, yang bersama-sama dipanggil badan keton. Mekanisme yang kompleks dan halus dikendalikan dalam mitokondria, dari katabolisme asid lemak.

Pengambilan badan ketonon berlaku apabila organisme tertakluk kepada tempoh puasa yang lengkap. Walaupun metabolit ini disintesis kebanyakannya dalam sel-sel hati, mereka dijumpai sebagai sumber tenaga penting dalam pelbagai tisu, seperti otot rangka dan jantung dan tisu otak..

Β-hydroxybutyrate dan acetoacetate adalah metabolit yang digunakan sebagai substrat dalam otot jantung dan korteks buah pinggang. Di dalam otak, badan keton menjadi sumber tenaga yang penting apabila tubuh telah melegakan rizab glukosa.

Indeks

  • 1 Ciri umum
  • 2 Jenis dan sifat badan keton
  • 3 Sintesis badan keton
    • 3.1 Syarat ketogenesis
    • 3.2 Mekanisme
    • 3.3 β-pengoksidaan dan ketogenesis adalah berkaitan
    • 3.4 Peraturan pengoksidaan β dan kesannya terhadap ketogenesis
  • 4 Degradasi
  • 5 Perkaitan perubatan ketone badan
    • 5.1 Diabetes mellitus dan pengumpulan badan keton
  • 6 Rujukan

Ciri umum

Ketogenesis dianggap sebagai fungsi fisiologi atau laluan metabolik yang sangat penting. Secara umumnya, mekanisme ini dilakukan di hati, walaupun telah ditunjukkan bahawa ia boleh dilakukan dalam tisu lain yang mampu memetabolisme asid lemak.

Pembentukan badan-badan keton adalah derivatif metabolik utama asetil-CoA. Metabolit ini diperolehi dari laluan metabolik yang dikenali sebagai β-pengoksidaan, iaitu penguraian asid lemak.

Ketersediaan glukosa dalam tisu di mana β-pengoksidaan berlaku menentukan nasib metabolik asetil-CoA. Dalam keadaan tertentu, asid lemak teroksida diarahkan hampir sepenuhnya kepada sintesis badan keton.

Jenis dan sifat badan keton

Badan keton utama adalah acetoacetate atau acetoacetic acid, yang disintesis kebanyakannya dalam sel-sel hati. Molekul lain yang membentuk badan keton berasal dari acetoasetat.

Pengurangan asid acetoasetis menimbulkan D-β-hydroxybutyrate, badan keton kedua. Asetil adalah suatu senyawa yang sukar untuk merendahkan dan dihasilkan oleh reaksi spontan decarboxylation acetoacetate (jadi ia tidak memerlukan campur tangan dari mana-mana enzim), ketika ia berada dalam kepekatan tinggi darah.

Penetapan tubuh keton telah diatur oleh konvensyen, karena tegasnya β-hydroxybutyrate tidak mempunyai fungsi ketonik. Tiga molekul ini larut dalam air yang memudahkan pengangkutan mereka dalam darah. Fungsi utamanya adalah untuk memberi tenaga kepada tisu tertentu seperti otot rangka dan kardiak.

Enzim-enzim yang terlibat dalam pembentukan badan-badan ketone terutamanya di dalam hati dan sel-sel buah pinggang, yang menjelaskan mengapa kedua-dua lokasi ini adalah pengeluar utama metabolit ini. Sintesisnya hanya berlaku dan secara eksklusif dalam matriks sel mitochondrial.

Apabila molekul ini disintesis, mereka masuk ke dalam aliran darah dan pergi ke tisu yang memerlukannya, di mana mereka merendahkan asetil-CoA.

Sintesis badan keton

Syarat ketogenesis

Nasib metabolik asetil-CoA dari β-pengoksidaan bergantung pada keperluan metabolik organisma. Ini teroksida kepada CO2 dan H2Atau melalui kitaran asid sitrik atau sintesis asid lemak, jika metabolisme lipid dan karbohidrat stabil di dalam badan.

Apabila badan memerlukan pembentukan karbohidrat, oksaloasetat digunakan untuk menghasilkan glukosa (glukoneogenesis) dan bukannya memulakan kitaran asid sitrik. Ini berlaku, seperti yang dinyatakan, apabila badan mempunyai ketidakupayaan untuk memperoleh glukosa, dalam kes-kes seperti berpuasa berpanjangan atau kehadiran diabetes.

Kerana ini asetil-CoA yang dihasilkan daripada pengoksidaan asid lemak digunakan untuk pengeluaran badan-badan keton.

Mekanisme

Proses ketogenesis bermula dari produk β-pengoksidaan: acetacetyl-CoA atau asetil-CoA. Apabila substrat adalah asetil-CoA, langkah pertama melibatkan pemeluwapan dua molekul, tindak balas yang dipangkin oleh asetil-CoA transferase, untuk menghasilkan acetacetyl-CoA.

The acetacetil-CoA pekat dengan satu pertiga acetyl-CoA oleh tindakan HMG-CoA synthase, HMG-CoA untuk menghasilkan (β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA). HMG-CoA direndahkan kepada acetoacetate dan asetil-CoA dengan tindakan lym HMG-CoA. Dengan cara ini badan ketonik pertama diperolehi.

Acetoacetate dikurangkan menjadi β-hydroxybutyrate dengan campur tangan β-hydroxybutyrate dehydrogenase. Tindak balas ini bergantung kepada NADH.

Badan ketone acetonacetate utama adalah asid β-keto, yang mengalami decarboxylation bukan enzim. Proses ini mudah dan menghasilkan aseton dan CO2.

Siri reaksi ini menimbulkan ketone badan keton. Ini larut dalam air boleh diangkut dengan mudah melalui aliran darah, tanpa perlu menambat ke struktur albumin, seperti halnya asid lemak yang tidak larut dalam medium berair.

Β-pengoksidaan dan ketogenesis adalah berkaitan

Metabolisme asid lemak menghasilkan substrat untuk ketogenesis, jadi kedua-dua jalur tersebut mempunyai hubungan secara fungsional.

Acetoacetyl-CoA adalah perencat metabolisme asid lemak, kerana ia menghentikan aktiviti dehidrogenase acyl-CoA yang merupakan enzim pertama β-pengoksidaan. Di samping itu, ia juga menimbulkan perencatan pada asetil-CoA transferase dan synthase HMG-CoA.

HMG-CoA synthase, tertakluk oleh CPT-I (enzim yang terlibat dalam pengeluaran carnitine asil β-pengoksidaan dalam), mewakili peranan kawal selia yang penting dalam pembentukan asid lemak.

Peraturan pengoksidaan β dan kesannya terhadap ketogenesis

Pemberian makanan organisma mengawal satu set hormon yang rumit. Karbohidrat, asid amino dan lipid yang digunakan dalam diet disimpan dalam bentuk triacylglycerol dalam tisu adipose. Insulin, hormon anabolik, terlibat dalam sintesis lipid dan pembentukan triacylglercerols.

Di peringkat mitokondria, β-pengoksidaan dikawal oleh kemasukan dan penyertaan beberapa substrat dalam mitokondria. Enzim CPT I mensintesis Acyl Carnitine dari Acyl CoA cytosolic.

Apabila organisma diberi makan, karboksilase asetil-CoA diaktifkan dan sitrat meningkatkan tahap CPT I, sementara fosforilasinya berkurang (reaksi yang bergantung kepada AMP kitaran).

Ini menyebabkan pengumpulan malonl CoA, yang merangsang sintesis asid lemak dan menghalang pengoksidaannya, menghalang kitaran sia-sia daripada dijana.

Dalam hal puasa, aktiviti carboxylase yang sangat rendah kerana tahap CPT enzim Saya telah dikurangkan dan juga phosphorylated, mengaktifkan dan menggalakkan pengoksidaan lipid, yang kemudiannya membolehkan pembentukan badan ketone melalui daripada asetil-CoA.

Degradasi

Badan Ketone meresap keluar dari sel-sel di mana ia disintesis dan diangkut ke tisu periferi oleh aliran darah. Dalam tisu ini, mereka boleh teroksida melalui kitaran asid tricarboxylic.

Dalam tisu periferi, β-hydroxybutyrate dioksidakan untuk acetoasetat. Selepas itu, acetoacetate sekarang diaktifkan oleh transferase enzim 3-ketoacyl-CoA.

Succinyl-CoA bertindak sebagai penderma CoA menjadi suksinat. pengaktifan Acetoacetate berlaku untuk mencegah succinyl-CoA menjadi succinate dalam kitaran asid sitrik, dengan sintesis GTP ditambah pula oleh tindakan succinyl-CoA synthase yang.

Acetoacetyl-CoA yang dihasilkan menjalani pembelahan thiolitic menghasilkan dua molekul asetil-CoA yang dimasukkan ke dalam kitaran asid trikarboksilat, lebih dikenali sebagai kitaran Krebs..

Sel hati tidak mempunyai transferase 3-ketoacyl-CoA, mencegah metabolit ini daripada diaktifkan dalam sel-sel ini. Dengan cara ini, dijamin bahawa badan-badan keton tidak teroksidasi dalam sel-sel di mana ia dihasilkan, tetapi ia boleh dipindahkan ke tisu di mana aktiviti mereka diperlukan.

Kaitan kedokteran ketone badan

Dalam tubuh manusia, kepekatan ketone yang tinggi dalam darah boleh menyebabkan keadaan khusus yang disebut asidosis dan ketonemia.

Pembuatan metabolit ini sepadan dengan katabolisme asid lemak dan karbohidrat. Salah satu penyebab paling ketara keadaan ketogenesis patologi adalah kepekatan tinggi serakan dicarbonat asetik yang tidak terdegradasi oleh laluan pengoksidaan asid trikarboksilat..

Akibatnya terdapat peningkatan dalam tahap badan keton dalam darah di atas 2 hingga 4 mg / 100 N dan kehadiran mereka dalam air kencing. Ini mengakibatkan gangguan metabolisme perantara metabolit tersebut.

kecacatan tertentu dalam faktor-faktor pituitari neuroglandular yang mengawal sintesis dan degradasi badan ketone, oleh gangguan dalam metabolisme hidrokarbon, yang bertanggungjawab untuk keadaan hyperketonemia.

Diabetes mellitus dan pengumpulan badan keton

Diabetes mellitus (jenis 1) adalah penyakit endokrin yang menyebabkan peningkatan pengeluaran badan keton. Pengeluaran insulin yang tidak mencukupi melumpuhkan pengangkutan glukosa ke otot, hati dan tisu adipose, sehingga terkumpul dalam darah.

Sel-sel dalam ketiadaan glukosa memulakan proses gluconeogenesis dan kemerosotan lemak dan metabolisme protein untuk memulihkan. Oleh itu kepekatan oxaloacetate berkurangan dan meningkatkan pengoksidaan lipid.

Kemudian terdapat pengumpulan asetil-CoA, yang jika tidak ada oksaloasetat tidak dapat mengikuti jalur asid sitrik, menyebabkan pengeluaran badan keton yang tinggi, ciri penyakit ini.

Pengumpulan aseton dikesan oleh kehadirannya dalam air kencing dan nafas orang-orang yang mengalami keadaan ini, dan sebenarnya salah satu daripada gejala yang menunjukkan manifestasi penyakit ini.

Rujukan

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Ketogenesis dalam astrocytes: pencirian, peraturan dan peranan cytoprotective yang mungkin (Doktor disertasi, Universidad Complutense de Madrid, Perkhidmatan Penerbitan).
  2. Devlin, T. M. (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinikal.
  3. Garrett, R. H., & Grisham, C. M. (2008). Biokimia. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J. D., Mannaerts, G.P., & Foster, D. W. (1977). Peranan mungkin malonyl-CoA dalam peraturan hepatik pengoksidaan asid lemak dan ketogenesis. Jurnal penyelidikan klinikal, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, O. (2007). Biokimia proses metabolik. Reverte.
  6. Nelson, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M. (2008). Prinsip-prinsip biokimia. Macmillan.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C. V., & Lain-lain, C. M. (2000). Asas biokimia metabolik. Editorial Tébar.
  8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokimia. Ed. Panamericana Medical.