Keton cisimlerinin ketogenez tipleri, sentezi ve yıkımı



cetogénesis birlikte keton gövdeleri olarak adlandırılan asetoasetat, β-hidroksibutirat ve asetonun elde edildiği işlemdir. Bu karmaşık ve hassas şekilde düzenlenmiş mekanizma, yağ asitlerinin katabolizmasından mitokondride gerçekleştirilir.

Keton cisimlerinin elde edilmesi, organizmanın ayrıntılı aç kalma sürelerine maruz kalması durumunda gerçekleşir. Bu metabolitler çoğunlukla karaciğer hücrelerinde sentezlenmelerine rağmen, iskelet kası ve kalp ve beyin dokuları gibi çeşitli dokularda önemli bir enerji kaynağı olarak bulunurlar..

Β-hidroksibutirat ve asetoasetat, kalp kası ve böbrek korteksinde substrat olarak kullanılan metabolitlerdir. Beyinde, vücut glukoz rezervini tükettiğinde, keton bedenleri önemli enerji kaynakları haline gelir.

indeks

  • 1 Genel özellikler
  • 2 Keton cisimlerin tipleri ve özellikleri
  • 3 Keton cisimlerin sentezi
    • 3.1 Ketogenez İçin Koşullar
    • 3.2 Mekanizma
    • 3.3 β-oksidasyon ve ketogenez ilişkilidir
    • 3.4 β-oksidasyonun düzenlenmesi ve ketogenez üzerindeki etkisi
  • 4 Bozunma
  • 5 Keton cisimlerin tıbbi alaka düzeyi
    • 5.1 Diabetes mellitus ve keton cisim birikimi
  • 6 Kaynakça

Genel özellikler

Ketogenez, çok önemli bir fizyolojik fonksiyon veya metabolik yol olarak kabul edilir. Genel olarak, bu mekanizma karaciğerde gerçekleştirilir, ancak yağ asitlerini metabolize edebilen diğer dokularda da yapılabileceği gösterilmiştir..

Keton cisimlerinin oluşumu, asetil-CoA'nın ana metabolik türevidir. Bu metabolit, yağ asitlerinin bozulması olan β-oksidasyon olarak bilinen metabolik yoldan elde edilir..

Β-oksidasyonun gerçekleştiği dokularda glikozun bulunması asetil-CoA'nın metabolik kaderini belirler. Özel durumlarda, okside olmuş yağ asitleri neredeyse tamamen keton cisimlerinin sentezine yönlendirilir..

Keton cisim tipleri ve özellikleri

Ana keton gövdesi, çoğunlukla karaciğer hücrelerinde sentezlenen asetoasetat veya asetoasetik asittir. Keton cisimlerini oluşturan diğer moleküller asetoasetattan türetilir.

Asetoasetik asidin azalması, ikinci keton gövdesi olan D-β-hidroksibutirat'a yol açar. Aseton, parçalanması zor olan bir bileşiktir ve kanda yüksek konsantrasyonlarda bulunduğunda, asetoasetatın dekarboksilasyonunun kendiliğinden reaksiyona girmesi sonucu üretilir (böylece herhangi bir enzimin müdahalesini gerektirmez).

Keton gövdelerinin tanımlanması konvansiyonel olarak düzenlenmiştir, çünkü kesinlikle speaking-hidroksibutiratın ketonik bir işlevi yoktur. Bu üç molekül, suda taşınmasını kolaylaştıran suda çözünür. Başlıca işlevi, iskelet ve kalp kası gibi bazı dokulara enerji sağlamaktır..

Keton cisimlerinin oluşumunda rol oynayan enzimler esas olarak karaciğer ve böbrek hücrelerinde bulunur, bu neden bu iki lokasyonun bu metabolitlerin ana üreticileri olduğunu açıklar. Sentezi, hücrelerin mitokondriyal matrisinde yalnızca ve yalnızca bulunur.

Bu moleküller sentezlendikten sonra, kan dolaşımına girerler ve asetil-CoA'ya indirgendikleri, onları gerektiren dokulara giderler..

Keton cisimlerinin sentezi

Ketogenez İçin Koşullar

Asetil-CoA'nın β-oksidasyondan metabolik kaderi organizmanın metabolik gereksinimlerine bağlıdır. Bu CO'ya oksitlenir2 ve H2Ya da lipidlerin ve karbonhidratların metabolizması vücutta kararlı ise sitrik asit döngüsü veya yağ asitlerinin sentezi yoluyla.

Vücut karbonhidrat oluşumuna ihtiyaç duyduğunda, sitrik asit döngüsünü başlatmak yerine glukozu (glukoneogenez) üretmek için oksaloasetat kullanılır. Bu, belirtildiği gibi, vücudun uzun süreli açlık veya diyabet varlığı gibi durumlarda glukoz elde edememesi durumunda ortaya çıkar..

Bundan dolayı, yağ asitlerinin oksidasyonundan kaynaklanan asetil-CoA, keton cisimlerinin üretimi için kullanılır..

mekanizma

Ketogenez süreci, β-oksidasyon ürünlerinden başlar: asetaetil-CoA veya asetil-CoA. Substrat, asetil-CoA olduğunda, ilk adım, asetaketil-CoA üretmek için asetil-CoA transferaz ile katalize edilen bir reaksiyon olan iki molekülün yoğunlaşmasını içerir..

Asetaetil-CoA, HMG-CoA (β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA) üretmek için, HMG-CoA sentazın etkisi ile üçüncü bir asetil-CoA ile yoğunlaştırılır. HMG-CoA, HMG-CoA liyazı etkisiyle asetoasetat ve asetil-CoA'ya indirgenir. Bu şekilde ilk ketonik cisim elde edilir..

Asetoasetat, β-hidroksibutirat dehidrojenazın müdahalesi ile β-hidroksibutirat'a indirgenir. Bu reaksiyon NADH'ye bağlıdır..

Ana asetoasetat keton gövdesi, enzimatik olmayan dekarboksilasyona uğrayan β-keto asittir. Bu işlem basittir ve aseton ve CO üretir.2.

Bu nedenle, bu reaksiyon dizisi keton gövdelerine yol açar. Suda çözünür olanlar, aköz ortamda çözünmeyen yağ asitleri durumunda olduğu gibi, bir albümin yapısına tutturulmaya gerek kalmadan kan dolaşımından kolayca taşınabilir..

Β-oksidasyon ve ketogenez ilişkilidir

Yağ asitlerinin metabolizması ketogenez için substratlar üretir, bu nedenle bu iki yol fonksiyonel olarak ilişkilidir.

Asetoasetil-CoA, bir yağ asidi metabolizmasının inhibitörüdür, çünkü β-oksidasyonun ilk enzimi olan asil-CoA dehidrogenazın aktivitesini durdurur. Ek olarak, asetil-CoA transferaz ve HMG-CoA sentazına da inhibisyon uygular..

CPT-I'nin (β-oksidasyonda asil karnitin üretimine katılan enzim) bağlı, HMG-CoA sentaz enzimi, yağ asitlerinin oluşumunda önemli bir düzenleyici rolü temsil eder..

Β-oksidasyonun düzenlenmesi ve ketogenez üzerindeki etkisi

Organizmaların beslenmesi, karmaşık bir dizi hormonal sinyali düzenler. Diyette tüketilen karbonhidratlar, amino asitler ve lipitler, yağ dokusunda triasilgliseroller şeklinde depolanır. Bir anabolik hormon olan insülin, lipitlerin sentezinde ve triasilgliserollerin oluşumunda rol oynar.

Mitokondriyal düzeyde β-oksidasyon, bazı substratların mitokondriye girişi ve katılımı ile kontrol edilir. CPT I enzimi, Asil Karnitini sitosolik Acyl CoA'dan sentezler..

Organizma beslendiğinde, asetil-CoA karboksilaz aktive olur ve sitrat, CPT I seviyelerini arttırırken, fosforilasyonu azalır (siklik AMP'ye bağlı reaksiyon).

Bu, yağ asitlerinin sentezini uyaran ve oksidasyonlarını bloke eden ve boşuna bir döngü oluşmasını önleyen bir malonil CoA birikimine neden olur..

Oruç durumunda, CPT I enziminin seviyeleri düşürüldüğü ve daha sonra keton gövdelerinin oluşumuna izin verecek olan lipidlerin oksidasyonunu aktive eden ve teşvik eden karboksilazın etkinliği çok düşüktür. asetil-CoA.

bozulma

Keton cisimleri, sentezlendikleri ve kan dolaşımı tarafından periferal dokulara taşındıkları hücrelerden yayılır. Bu dokularda trikarboksilik asit döngüsü boyunca oksitlenebilirler.

Periferik dokularda β-hidroksibutirat asetoasetata oksitlenir. Daha sonra, mevcut asetoasetat, 3-ketoasil-CoA transferaz enzimi tarafından aktive edilir..

Süksinil-CoA, süksinat haline gelen bir CoA donörü olarak görev yapar. Asetoasetatın aktivasyonu, süksinil-CoA'nın süksinil-CoA sentaz etkisiyle GTP'nin sentezlenmesiyle birlikte sitrik asit döngüsünde süksinat olmasını önlemek için oluşur..

Elde edilen asetoasetil-CoA, daha iyi Krebs döngüsü olarak bilinen trikarboksilik asit döngüsüne dahil edilen iki asetil-CoA molekülü üreten bir tiolitik bölünmeye maruz kalır..

Karaciğer hücreleri 3-ketoasil-CoA transferazından yoksundur ve bu metabolitin bu hücrelerde aktive olmasını önler. Bu şekilde keton gövdelerinin üretildikleri hücrelerde oksitlenmemeleri, aktivitelerinin gerekli olduğu dokulara aktarılmaları garanti edilir..

Keton cisimlerinin tıbbi önemi

İnsan vücudunda kandaki yüksek keton vücut konsantrasyonları asidoz ve ketonemi adı verilen özel koşullara neden olabilir..

Bu metabolitlerin üretimi, yağ asitlerinin ve karbonhidratların katabolizmasına karşılık gelir. Patolojik bir ketogenez durumunun en yaygın nedenlerinden biri, trikarboksilik asit oksidasyon yolu ile parçalanmayan yüksek konsantrasyonda asetik dikarbonat fragmanlarıdır..

Bunun bir sonucu olarak, kandaki keton cisimciklerinin seviyelerinde 2 ila 4 mg / 100 N'nin üzerinde bir artış ve idrarda bulunmaları vardır. Bu, söz konusu metabolitlerin ara metabolizmasının bozulmasına neden olur.

Keton cisimlerinin bozulmasını ve sentezini düzenleyen nöroglandüler hipofiz faktörlerinde bazı kusurlar ve hidrokarbonların metabolizmasındaki bozukluklarla birlikte hipercetonemi durumunun nedeni.

Diabetes mellitus ve keton cisim birikimi

Diabetes mellitus (tip 1), keton cisimlerinin üretiminde artışa neden olan endokrin bir hastalıktır. Yetersiz insülin üretimi glukozun kaslara, karaciğere ve yağ dokusuna taşınmasını engeller, böylece kanda birikebilir.

Glikoz yokluğundaki hücreler, metabolizmalarını geri kazanmak için glukoneogenez ve yağ ve proteinlerin parçalanma sürecine başlar. Sonuç olarak, okaloasetat konsantrasyonları azalır ve lipit oksidasyonu artar.

Daha sonra oksaloasetatın yokluğunda sitrik asit yolunu izleyemeyen, bu hastalığın karakteristiği olan keton gövdelerinin yüksek üretimine neden olan bir asetil-CoA birikimi vardır..

Aseton birikimi idrardaki varlığı ve bu hastalığa sahip kişilerin nefesi ile tespit edilir ve aslında bu hastalığın tezahürünü gösteren belirtilerden biridir..

referanslar

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). Astrositlerde Ketogenez: karakterizasyon, düzenleme ve olası sitoprotektif rol (Doktora tezi, Madrid Üniversitesi, Complutense, Yayın Servisi).
  2. Devlin, T.M. (1992). Biyokimya ders kitabı: klinik korelasyon ile.
  3. Garrett, R.H., & Grisham, C.M. (2008). biokimya. Thomson Brooks / Cole.
  4. McGarry, J.D., Mannaerts, G.P., ve Foster, D.W. (1977). Hepon yağ asidi oksidasyonu ve ketogenezinin düzenlenmesinde malonil-CoA'nın olası bir rolü. Klinik araştırma dergisi, 60(1), 265-270.
  5. Melo, V., Ruiz, V. M. ve Cuamatzi, O. (2007). Metabolik süreçlerin biyokimyası. Reverte.
  6. Nelson, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M. (2008). Biyokimyanın lehimleme ilkeleri. Macmillan.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C. V. ve Diğerleri, C. M. (2000). Metabolik biyokimyanın temelleri. Editör Tébar.
  8. Voet, D., ve Voet, J.G. (2006). biokimya. Ed. Panamericana Medical.