קטוגנזה סוגי גופים קטון, סינתזה והשפלה



ה קטוגנזה הוא תהליך שבו acetoacetate, β-hydroxybutyrate ו אצטון מתקבלים, אשר יחד נקראים גופי ketone. מנגנון מורכב ומורכב היטב זה מתבצע במיטוכונדריה, מתוך הקטבוליזם של חומצות השומן.

השגת גופי הכתון מתרחשת כאשר האורגניזם נתון לתקופות ממושכות של צום. למרות שמטבוליטים אלה מסונתזים בעיקר בתאי הכבד, הם נמצאים כמקור חשוב לאנרגיה ברקמות שונות, כגון שרירי השלד ורקמות המוח והמוח..

Β-hydroxybutyrate ו acetoacetate הם מטבוליטים המשמשים מצעים בשריר הלב וקליפת הכליות. במוח, גופי קטון הופכים למקורות אנרגיה חשובים כאשר הגוף מיצה את עתודת הגלוקוז שלו.

אינדקס

  • 1 מאפיינים כלליים
  • 2 סוגים ותכונות של גופי קטון
  • 3 סינתזה של גופי קטון
    • 3.1 תנאים לקטוגנזה
    • 3.2 מנגנון
    • 3.3 β-oxidation ו ketogenesis קשורים
    • 3.4 רגולציה של חמצון β והשפעתו על קטוגנזה
  • 4 השפלה
  • 5 הרלוונטיות הרפואית של גופי הקטון
    • 5.1 סוכרת וצבירת גופי קטון
  • 6 הפניות

מאפיינים כלליים

Ketogenesis נחשב פונקציה פיזיולוגית חשובה מאוד או מסלול מטבולי. בדרך כלל, מנגנון זה מבוצע בכבד, אם כי הוכח כי זה יכול להתבצע ברקמות אחרות המסוגלות metabolizing חומצות שומן.

היווצרות גופי קטון היא הנגזרת המטבולית העיקרית של אצטיל- CoA. מטבוליט זה מתקבל מהמסלול המטבולי הידוע בשם חמצון β, שהוא השפלה של חומצות שומן.

הזמינות של גלוקוז ברקמות שבו מתרחשת חמצון β קובע את הגורל המטבולי של אצטיל- COA. במצבים מסוימים חומצות שומן חמצון מכוונים כמעט לחלוטין את הסינתזה של גופי ketone.

סוגי ומאפיינים של גופי קטון

הגוף העיקרי קטון הוא acetoacetate או חומצה acetoacetic, אשר מסונתז בעיקר בתאי הכבד. המולקולות האחרות המרכיבות את גופי הקטון נגזרות מן acetoacetate.

הפחתת חומצה acetoacetic מעורר D-β-hydroxybutyrate, גוף קטון השני. אצטון הוא תרכובת קשה להשפיל והיא מיוצרת על ידי תגובה ספונטנית של decarboxylation של acetoacetate (ולכן זה אינו דורש התערבות של אנזים כלשהו), כאשר הוא נמצא בריכוז גבוה בדם.

ייעודו של גופי קטון הוסדר על ידי האמנה, שכן במפורש β-hydroxybutyrate אין פונקציה ketonic. שלושת המולקולות הללו מסיסות במים, דבר המקל על תנועתן בדם. הפונקציה העיקרית שלו היא לספק אנרגיה לרקמות מסוימות, כגון שרירי השלד והלב.

האנזימים המעורבים בהיווצרות גופי קטון הם בעיקר בכבד ובתאי הכליה, מה שמסביר מדוע שני מקומות אלה הם המפיקים העיקריים של מטבוליטים אלה. הסינתזה שלו מתרחשת רק ורק במטריצה ​​המיטוכונדריאלית של התאים.

ברגע שמולקולות אלה מסונתזות, הן נכנסות לזרם הדם והולכות לרקמות המחייבות אותם, שם הן מתכלות לאצטיל- CoA.

סינתזה של גופי קטון

תנאים לקטוגנזה

הגורל המטבולי של אצטיל- COA מ חמצון β תלוי בדרישות המטבוליות של האורגניזם. זה מתחמצן CO2 ו - H2או באמצעות מחזור חומצת לימון או סינתזה של חומצות שומן, אם המטבוליזם של שומנים ופחמימות יציב בגוף.

כאשר הגוף זקוק להיווצרות פחמימות, oxaloacetate משמש לייצור גלוקוז (גלוקינוגנזה) במקום להתחיל את מחזור חומצת לימון. זה קורה, כאמור, כאשר הגוף יש חוסר יכולת להשיג גלוקוז, במקרים כגון צום ממושך או נוכחות של סוכרת.

בשל כך acetyl-COA הנובע חמצון של חומצות שומן משמש לייצור של גופים קטון.

מנגנון

תהליך של ketogenesis מתחיל מן המוצרים של חמצון β: acetacetyl-CoA או אצטיל- CoA. כאשר המצע הוא acetyl-COA, הצעד הראשון כולל את עיבוי של שתי מולקולות, תגובה מזוקק על ידי אצטיל- COA transferase, לייצר acetacetyl-COA.

Acetacetil-CoA הוא מרוכז עם-CoA אצטיל השלישי על ידי הפעולה של synthase HMG-CoA reductase, HMG-CoA לייצר (β-הידרוקסי-β-methylglutaryl-CoA). HMG-CoA כדי acetoacetate מדרדרת ו אצטיל-CoA ידי פעולה של אנזים זה HMG-CoA. בדרך זו מתקבל הגוף הקטוני הראשון.

Acetoacetate מצטמצם β-hydroxybutyrate על ידי התערבות של β-hydroxybutyrate dehydrogenase. תגובה זו תלויה ב- NADH.

הגוף העיקרי acetacetate ketone הוא חומצה β-keto, אשר עוברת decarboxylation לא אנזימטי. תהליך זה הוא פשוט מייצר אצטון CO2.

סדרה זו של התגובות ובכך מעורר את גופות הקטון. אלה להיות מסיסים במים ניתן להעביר בקלות דרך זרם הדם, ללא צורך לעגן מבנה אלבומין, כמו במקרה של חומצות שומן שאינן מסיסות במימית מימית.

Β חמצון ו ketogenesis קשורים

המטבוליזם של חומצות השומן מייצר את המצעים עבור קטוגנזה, כך שני מסלולים אלה קשורים מבחינה תפקודית.

Acetoacetyl-CoA הוא מעכב של מטבוליזם של חומצות שומן, שכן הוא מפסיק את הפעילות של dehydrogenase acyl-COA המהווה את האנזים הראשון של חמצון β. בנוסף, היא גם מפעילה עיכוב על acasel-COA transferase ו- HMG-COA סינתזה.

synthase HMG-CoA reductase, הנושא על ידי CPT-I (אנזים המעורב בייצור של חמצון β acyl קרניטין ב), מייצג תפקיד רגולטורי חשוב בהיווצרותה של חומצות שומן.

רגולציה של חמצון β והשפעתו על קטוגנזה

האכלה של אורגניזמים מסדיר קבוצה מורכבת של אותות הורמונליים. פחמימות, חומצות אמינו וליפידים הנצרכים בתזונה מופקדים בצורה של triacylglycerols ברקמת השומן. אינסולין, הורמון אנבוליים, מעורב בסינתזה של שומנים והיווצרות של triacylglycerols.

ברמה המיטוכונדריאלית, חימצון β נשלט על ידי כניסה והשתתפות של כמה מצעים במיטוכונדריה. אנזים CPT אני מסנתז Acyl קרניטין מ cytosolic Acyl CoA.

כאשר האורגניזם מוזן, carboxylase Acetyl-CoA מופעל ו ציטראט מגביר את רמות CPT I, בעוד זרחון שלה פוחתת (תגובה מחזורית AMP תלוי).

זה גורם הצטברות של CoA malonyl, אשר מגרה את הסינתזה של חומצות שומן חוסם חמצון שלהם, מניעת מחזור עקר מלהיות שנוצר.

במקרה של צום, פעילות carboxylase היא נמוכה מאוד בגלל הרמות של CPT האנזים שאני צומצמתי וגם פוספורילציה, הפעלה וקידום חמצון שומנים, אשר לאחר מכן לאפשר ההיווצרות של גופי קיטון דרך של אצטיל- COA.

השפלה

גופי קטון מתפזרים מחוץ לתאים שבהם הם מסונתזים ומועברים לרקמות פריפריאליות על ידי זרם הדם. ברקמות אלה הם יכולים להיות מחומצן דרך מחזור חומצה tricarboxylic.

ברקמות הפריפריה, β-hydroxybutyrate הוא מתחמצן acetoacetate. לאחר מכן, acetoacetate הנוכחי מופעל על ידי האנזים 3-ketoacyl-COA transferase.

Succinyl-CoA מעשים כמו התורם COA להיות succinate. הפעלת Acetoacetate מתרחשת למנוע succinyl-CoA הופך succinate במחזור חומצת לימון, עם סינתזה של GTP מצמידים ידי פעולה של synthase succinyl-CoA.

כתוצאה acactacetyl CoA עובר theolitic מחשוף לייצר שתי אצטיל- CoA מולקולות כי הם משולבים לתוך tricarboxylic חומצה מחזור, הידוע יותר בתור מחזור קרבס..

תאי הכבד חסרים את ה- 3-ketoacyl-COA transferase, המונע את הפעלת המטבוליטים בתאים אלה. בדרך זו מובטח כי גופי הקטון לא יתחמצנו בתאים שבהם הם הופקו, אך ניתן להעבירם לרקמות שבהן נדרשת פעילותם.

הרלוונטיות הרפואית של גופי הקטון

בגוף האדם, ריכוז גבוה של גופי קטון בדם יכול לגרום לתנאים מיוחדים הנקראים חומצה וקטונמיה.

ייצור של מטבוליטים אלה מתאים קטבוליזם של חומצות שומן ופחמימות. אחת הסיבות הנפוצות ביותר של מצב קטוגנזה פתולוגי הוא הריכוז הגבוה של שברי דיקרבונט אצטית שאינם מושפלים על ידי מסלול חמצון חומצה tricarboxylic..

כתוצאה מכך יש עלייה ברמות של גופי ketone בדם מעל 2 עד 4 מ"ג / 100 N ונוכחותם בשתן. התוצאה היא הפרעה של מטבוליזם מתווך של מטבוליטים אלה.

פגמים מסוימים בגורמי neuroglandular יותרת המוח המווסתים את הסינתזה והשפלה של גופי קטון, על ידי הפרעות במטבוליזם של פחמימנים, אחראים מצבו של hyperketonemia.

סוכרת וצבירת גופי קטון

סוכרת (סוג 1) היא מחלה אנדוקרינית הגורמת לעלייה בייצור של גופי קטון. ייצור אינסולין בלתי הולם משבית את הובלת הגלוקוז לשרירים, רקמות הכבד ושומן, ובכך מצטבר בדם.

התאים בהיעדר גלוקוז מתחילים בתהליך של גלוקונוגנזה והשפלה של שומן וחלבונים כדי לשחזר את חילוף החומרים שלהם. כתוצאה מכך, ריכוז oxaloacetate ירידה וחמצון השומנים עולה.

אז יש הצטברות של אצטיל COA, אשר בהעדר oxaloacetate לא יכול לעקוב אחר נתיב חומצת לימון, גרימת ייצור גבוהה של גופי ketone, האופייניים למחלה זו.

הצטברות של אצטון מזוהה על ידי נוכחותו בשתן ואת הנשימה של אנשים שיש להם את המצב הזה, והוא למעשה אחד הסימפטומים המעידים על ביטוי של מחלה זו.

הפניות

  1. Blázquez Ortiz, C. (2004). קטוגנזה באסטרוציטים: אפיון, רגולציה ותפקיד ציטופרוטטיבי אפשרי (עבודת הדוקטורט, אוניברסיטת Universidad Complutense של מדריד, פרסומים שירות).
  2. Devlin, T. M. (1992). ספר ביוכימיה: עם מתאם קליני.
  3. גארט, ר 'ה' וגרישם, סי. מ. (2008). ביוכימיה. תומסון ברוקס / קול.
  4. McGarry, J. D., Mannaerts, G. P., & Foster, D. W. (1977). תפקיד אפשרי עבור malonyl-CoA ב הרגולציה של חומצת שומן הכבד חמצון ketogenesis. כתב העת של חקירה קלינית, 60(1), 265-270.
  5. מלו, V., Ruiz, V. M., & Cuamatzi, O. (2007). ביוכימיה של תהליכים מטבוליים. רוברט.
  6. Nelson, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M. (2008). Lehninger עקרונות ביוכימיה. מקמילן.
  7. Pertierra, A. G., Gutiérrez, C. V., & others, C. M. (2000). יסודות ביוכימיה מטבולית. עריכה Tébar.
  8. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). ביוכימיה. אד פנמריקנה מדיקל.