Szerkesztő:Dóri96/Ketontestek
A ketontestek közé három vízoldékony molekula tartozik: aceton, acetoacetát (acetecetsav), béta-hidroxibutirát (béta-hidroxivajsav).
Főként a májban, kisebb mértékben a vesében szintetizálódnak. Éhgyomri állapotban alternatív energiaforrásként szolgálnak az izmokban, az agyban és a vesében.
Az acetont, ami kisebb mértékben termelődik, mint más ketontestek, kilélegezzük.
Az acetoacetát és a béta-hidroxibutirát a májból a vérkeringéssel az extrahepatikus szövetekhez szállítódnak, ahol acetil-CoA-vá alakulnak, oxidálódnak a citrátkörben, ezáltal biztosítják azt az energiát, amit ezek a szövetek (pl. vázizom, szívizom, vesekéreg) igényelnek. Az agy, amelynek elsődleges energiaforrása a glükóz, éhezéskor, amikor nem áll rendelkezésre elegendő glükóz, képes alkalmazkodni ahhoz, hogy acaetoacetátot vagy béta-hidroxibutirátot is fel tudjon használni.
A ketontestek termelése és a májból történő exportja lehetővé teszi a zsírsavak oxidációját a májban akkor is, ha az acetil-CoA nem oxidálódik a citrátkörben. A máj csak korlátozott mennyiségű koenzim A-t tartalmaz, és amikor a legtöbb acetil-CoA-ként kötött állapotban van, a zsírsav oxidáció lelassul, mivel a zsírsavak lebontása is koenzim A-t igényel. A ketontestek termelése és transzportja során a koenzim A a májsejtekben marad, ez is hozzájárul ahhoz, hogy folytatódhasson a zsírsavak oxidációja.
Szintézis[szerkesztés]
A ketontestek szintézise a májsejtek mitokondriumaiban zajlik. Éhgyomri állapotban a zsírsavak túlzott mértékű lebontása túl sok acetil-CoA-t eredményez. Ahhoz, hogy a keletkező acetil-CoA beléphessen a citrátkörbe, elegendő oxálacetátra lenne szükség, de éhező állapotban megindul a glukoneogenezis, mely elhasználja az oxálacetát egy részét. A citrátkör ilyenkor nem tudja felvenni a nagy mennyiségben keletkező acetil-CoA-t, így ketontestté fog átalakulni. A ketontestek túlzott termelése cukorbetegség, éhezés és terhesség esetén fordulhat elő.
1. lépés: tioláz enzim által katalizált reakció: 2 acetil-CoA-ból acetoacetil-CoA keletkezik, CoA lép ki.
2. lépés: HMG-CoA szintáz enzim által katalizált reakció: acetoacetil-CoA-ból és acetil-CoA-ból 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA) keletkezik, víz lép be és CoA lép ki. Ez a ketontestszintézis sebességmeghatározó lépése. A HMG-CoA szintáznak 2 izoenzimje létezik: egy mitokondriális és egy citoszolikus. A mitokondriális forma csak a májban található meg, ezért csak itt van lehetőség ketontest szintézisére. A citoszolikus forma a koleszterin-szintézis egyik enzime.
3. lépés: HMG-CoA liáz enzim által katalizált reakció: HMG-CoA-ból acetoacetát és acetil-CoA keletkezik. HMG-CoA liáz enzim csak a mitokondriumban található, ezért csak itt zajlik ketontestszintézis.
A másik két ketontest az acetoacetátból keletkezik:
Aceton keletkezése: egészséges emberben kis mértékben, patológiásan (pl. diabeteses ketoacidózisban) nagyobb mennyiségben keletkezik, ilyenkor a leheletben is érzékelhetővé válik.
Két lehetőség:
-spontán dekarboxiláció
-D-béta-hidroxibutirát-dekarboxiláz enzim által katalizált reakció
D-béta-hidroxibutirát keletkezése: D-béta-hidroxibutirát-dehidrogenáz enzim által katalizált reakció. A reakció sebessége a mitokondriumban levő NADH/NAD+ aránytól függ. A reakció NADH-t igényel, specifikus a D sztereoizomerre, valamint reverzibilis, a célszövetekben visszafelé játszódik le.
Felhasználás[szerkesztés]
A ketontestek a vérkeringésen keresztül a májból a perifériás szövetekhez jutnak. Vizes közegben viszonylag jól oldódnak, ezért a vérben carrier nélkül szállítódnak a perifériás szövetekhez. A ketontesteket felhasználó fő célszervek a vázizmok, a szívizom, az agy és a vese.
Aceton:
A tüdőben kiválasztódik, nem használható energiaforrásként
Béta-hidroxibutirát felhasználása:
D-béta-hidroxibutirát-dehidrogenáz enzim: D-béta-hidroxibutirát oxidálódik acetoacetáttá a mitokondriumban.
Acetoacetát felhasználása:
- Aktiválás: béta-ketoacil-CoA-transzferáz által katalizált reakció: acetoacetátból és szukcinil-CoA-ból acetoacetil-CoA és szukcinát keletkezik. A májban ez az enzim hiányzik, ezért nem képes a ketontesteket energiaforrásként felhasználni.
- Tioláz által katalizált reakció: acetoacetil-CoA-ból és CoA-SH-ból 2 acetil-CoA keletkezik, ami be tud lépni a citrátkörbe
Energiamérleg:
Acetoacetát: az aktiválás 1 ATP-t igényel, így a 2 acetil-CoA anyagcseréjéből összesen 24 ATP (citrátkör) – 1 ATP = 23 ATP keletkezik
Béta-hidroxibutirát: az acetoacetáttá való visszaalakulás 1 NADH-t eredményez, ami az elektrontranszport láncba belépve 3 ATP-t termel, tehát összesen 26 ATP keletkezik
Ketontestek kimutatása[szerkesztés]
Normál esetben a vizelet nem tartalmaz ketontesteket, de éhezéskor, erős fizikai megterheléskor vagy diabetes mellitus esetén ketontestek mutathatóak ki a vizeletből. A Legal-próba alapja a ketontestek reakciója nátrium-nitroprussziddal.
A kilélegzett aceton jellegzetes szagú, segíthet diagnosztizálni a diabetest.
Források[szerkesztés]
Ádám Veronika (szerk.): Orvosi biokémia. Budapest, Medicina Könyvkiadó Zrt., 2006. ISBN: 9789632429021
David L. Nelson, Michael M. Cox: Lehninger Principles of Biochemistry, Fourth Edition. W. H. Freeman, 2004. ISBN: 9780716743392
Edward F. Goljan, John W. Pelley: Biokémia - Gyors segítség a sikeres vizsgához. Budapest, Medicina Könyvkiadó Zrt., 2008. ISBN: 9789632262543