Skatīt arī: ketogēna diēta; diabētiskā ketoacidoze.
Vispārība
Agrāk tika uzskatīts, ka ketonu ķermeņi ir saistīti ar pārmērīgu vielmaiņu, ko izraisa pārāk daudz tauku vai diabēta. No otras puses, ketonu ķermeņus dabiski ražo mūsu ķermenis: smadzenes pielāgojas šo metabolītu izmantošanai apstākļos ilgstoša badošanās (diabēta slimniekiem ketonu ķermeņi aizstāj glikozes metabolismu).
Kādi ir ketonu ķermeņi
Ketonu ķermeņi ir lipīdu atvasinājumi (tie izriet no lipīdu metabolisma, gandrīz tikai aknās), bet tiem piemīt īpašības, kas padara tās līdzīgas cukuriem:
- Augsts ievades ātrums;
- Ātri lietojams.
Pat dažas aminoskābes, jo īpaši vielmaiņas apstākļi, var radīt ketonu ķermeņus (leicīns, lizīns, fenilalanīns, izoleicīns, triptofāns un tirozīns).
Bioloģiskā loma
- Ketonu ķermeņi ir maza izmēra, tāpēc tie tiek transportēti ļoti ātri (daudz vairāk nekā taukskābes, kurām, no otras puses, ir nepieciešami transporta proteīni, piemēram, albumīns);
- ketonu ķermeņus izmanto gandrīz tikai muskuļi un perifērie audi, bet arī sirds (20–30% no patērētās enerģijas nāk no ketonu ķermeņiem) un smadzenes (ilgstošas badošanās gadījumā).
Sintēze
Ketonu ķermeņus sintezē acetilkoenzīms A, kas rodas no taukskābju metabolisma.
Ferments, kas katalizē pirmo posmu, ir Β-ketotilāze, kas izmanto acetilkoenzīma A sēru, lai iegūtu Β-keto-acilkoenzīmu A (tā ir pretēja reakcija taukskābju oksidēšanā); šī reakcija nav spontāna, bet to izraisa turpmākā reakcija , katalizēts no "hidroksimetilglutarilkoenzīma A sintāze un kas ietver otra acetilkoenzīma A pievienošanu, iegūstot 3-hidroksi-3-metilglutarilkoenzīmu A.
Pēc tam iejaucas lītiskais enzīms, kas 3-hidroksi-3-metilglutarilkoenzīmu A pārvērš etiķa acetātā, kas ir ketona ķermenis. Etiķa acetātu var nosūtīt uz perifērajiem audiem vai ar fermenta iedarbību hidroksibutirāta dehidrogenāze, pārveidots par 3-Β-hidroksibutirātu. Ja etiķa acetāts ir ļoti augstā koncentrācijā, tas var arī spontāni dekarboksilēties par acetonu.
Acetons, etiķa acetāts un 3-hydro-hidroksibutirāts ir trīs ketonu ķermeņi, kurus mēs uzskatām; acetons ir atkritumi, kas nejauši rodas ketonķermeņu ceļā un tiek izvadīti ar izelpu un izelpu.
Lieto perifēros audos
Ketonu ķermeņi, kas ražoti aknās, tiek nosūtīti uz perifēriem audiem.
Tagad redzēsim, kas notiek, kad etiķa acetāts un 3-Β-hidroksibutirāts sasniedz perifēros audus. Etiķa acetāts ir Β-ketoskābe, tādēļ, ja tas ir aktivizēts, to var izmantot Β-oksidācijas procesā, lai iegūtu acetilkoenzīms A: tāpēc Β-ketoskābe ir jāpārveido par Β-keto-acilkoenzīmu A.
Kad etiķa acetāts nonāk perifēro audu šūnas mitohondrijās, tas tiek pakļauts fermenta iedarbībai sukcinilkoenzīma A transferāze: caur šo fermentu etiķa acetāts reaģē ar sukcinilkoenzīmu A (nāk no Krebsa cikla) un iegūst sukcinātu un etiķa acetilkoenzīmu A.
Izmantojot sukcinilkoenzīmu A, lai aktivizētu etiķa acetātu, mēs pārietam uz Krebsa ciklu - posmu, kurā veidojas GTP: tas ir process enerģijas ziņā, ko šūna ir gatava maksāt, lai iegūtu acetila etiķa koenzīmu A ; pēdējais tad tiek pakļauts darbībai Β-keto-tiolāze (Β-oksidācijas enzīms), lai iegūtu divas acetilkoenzīma A molekulas, kuras tiek nosūtītas uz Krebsa ciklu.
Ja 3-Β-hidroksibutirāts tiek nosūtīts uz perifēriem audiem, pēdējais, mitohondrijā, tiek pārveidots par etiķa acetonu, iedarbojoties enzyme-hidroksibutirāta dehidrogenāzes fermentam, radot NADH, kas atbilst aptuveni 2,5 ATP; saražotais etiķa acetāts iet pa iepriekš aprakstīto ceļu.
Perifēro audu šūna vairāk enerģijas iegūst no 3-hydro-hidroksibutirāta, nevis no etiķa acetāta, bet viena vai otra piegāde perifērajiem audiem ir atkarīga no aknu enerģijas pieejamības.
C "ir nenozīmīgs metabolizēto taukskābju daudzums, kas atrodas peroksisomās, nevis mitohondrijās; peroksisomas ir organoīdi, kas ir mazāki par mitohondrijiem un ir bagāti ar metāla joniem un peroksidāzes enzīmiem. Peroksidāzes fermenti izmanto ūdeņraža peroksīdu, lai veicinātu redoksa procesus, tāpēc peroksisomās ir fermentu sistēma, kas spēj ražot ūdeņraža peroksīdu.
Β-oksidācijā peroksisomās "acilkoenzīmu A iegūst, darbojoties"acilkoenzīma A oksidāze (No otras puses, mitohondrijās darbojās enzīms acilkoenzīma A dehidrogenāze.) Arī šajā gadījumā veidojas trans 2,3 enoilkoenzīms A, kas pakļauts bifunkcionāla enzīma iedarbībai (tas veic to pašu funkciju, ko mitohondrijās ar "enoilkoenzīma A hidratāzi un L-Β-hidroksi-acilkoenzīma A dehidrogenāzi") un tādējādi tiek pārvērsts par Β-keto-acilkoenzīmu A. Pēdējais, tāpat kā mitohondrijās, tiek pakļauts Β-keto tiolazes un acetilkoenzīma A iedarbībai un acilkoenzīmu A iegūst ar oglekļa skeletu, kas ir samazināts par divām vienībām salīdzinājumā ar sākotnējo, kas atgriežas apritē.
