Keto bodies: Difference between revisions
Feedback

From WikiLectures

(cite from (https://www.wikiskripta.eu/index.php?title=Ketol%C3%A1tky&action=edit))
 
(cite from (https://www.wikiskripta.eu/index.php?curid=33403))
Line 1: Line 1:
__NOTOC__
__NOTOC__
[[Soubor:Tuk_keto.gif|thumb|right|450px|Zjednodušené schéma ketogeneze. NEMK = neesterifikované mastné kyseliny]]
[[File:Fat keto.gif|thumb|left|A simplified scheme of ketogenesis. NEMK = non-esterified fatty acids]]
Podstatou vzniku ketolátek je zvýšená mobilizace mastných kyselin z [[Tuková tkáň|tukové tkáně]] a jejich následný transport do [[játra|jater]]. Zde se mastné kyseliny oxidují mechanismem [[Βeta-oxidace|β-oxidace]] na [[acetyl-CoA]]. Molekuly acetyl-CoA jsou přímo předávány buď do [[Citrátový cyklus|citrátového cyklu]], kde se oxidují na oxid uhličitý a vodu za uvolnění [[ATP|energie]], nebo slouží pro tvorbu ketolátek – '''acetoacetátu, acetonu a kyseliny β-hydroxymáselné''', které v extrahepatálních tkáních slouží jako alternativní zdroj energie. Ketolátky vznikají ve zvýšeném množství zejména při hladovění či u dietních režimů s přísným omezením sacharidů nebo u patologických stavů, jako je např. [[Diabetes mellitus|diabetes]]. Za těchto podmínek vzniká nadbytek acetyl-CoA a dochází k převýšení kapacity citrátového cyklu vlivem nízké koncentrace oxalacetátu z nedostatku glukózy.
 
The essence of the formation of ketone bodies is the increased mobilization of fatty acids from [[adipose tissu]]e and their subsequent transport to the [[liver]] . Here, fatty acids are oxidized by the [[β-oxidation]] mechanism to [[acetyl-CoA]] . Acetyl-CoA molecules are either directly transferred to the [[citrate cycle]] , where they are oxidized to carbon dioxide and water to release [[energy]] , or they are used for the formation of ketone bodies - '''acetoacetate, acetone and β-hydroxybutyric acid''' , which serve as an alternative source of energy in extrahepatic tissues. Ketone substances are produced in increased quantities, especially during starvation or in dietary regimes with strict restriction of carbohydrates or in pathological conditions such as [[diabetes]]. Under these conditions, an excess of acetyl-CoA is produced and the capacity of the citrate cycle is increased due to the low concentration of oxaloacetate due to the lack of glucose.


<gallery>
<gallery>
Soubor:Acetyl-CoA.svg|Acetyl-CoA
[[File:Acetyl-CoA.svg|thumb|left|Acetyl-CoA]]
Soubor:Acetoacetic acid.png|Kyselina acetooctová
[[File:Acetoacetic acid.png|thumb|center|Acetoacetic acid]]
Soubor:Beta-Hydroxybutyric acid-2D-skeletal.svg|Kyselina beta-hydroxymáselná
[[File:Beta-Hydroxybutyric acid-2D-skeletal.svg|thumb|center|Beta-hydroxybutyric acid]]
Soubor:Aceton.svg|Aceton
[[File:Acetone.svg|thumb|right|Acetone]]
</gallery>
</gallery>


==Syntéza ketolátek==
==Synthesis of ketone bodies==
[[Soubor:Synt ket.gif | thumb | 320px | Syntéza ketolátek – schéma]]
[[File:Synt ket.gif|thumb|left|Synthesis of ketone bodies - scheme]]
The synthesis of ketone bodies takes place exclusively '''in the liver in the mitochondrial matrix''' from acetyl coenzyme A molecules.
{{Details|Formation of ketone bodies}}


Syntéza ketolátek probíhá výhradně '''v játrech v matrix mitochondrie''' z molekul acetylkoenzymu A.
{{Podrobnosti|Tvorba ketolátek}}


#'''Acetoacetyl-CoA''' is an intermediate product of fat breakdown. Acetoacetyl-CoA can be formed by the condensation of two acetyl-CoAs.
#*Condensation of acetoacetyl-CoA with an acetyl-CoA molecule results in β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA = HMG-CoA. Under physiological conditions, it is used to create steroid substances such as cholesterol. In plants, it is used for the synthesis of terpenes and carotenes.
#*HMG-CoA can be further cleaved by lyase into acetoacetate and acetyl-CoA.
#Z Non-enzymatic (spontaneous) decarboxylation produces '''acetone''' from acetoacetate .
#Another possibility is the reduction of acetoacetate by liver dehydrogenase to '''β-hydroxybutyric acid''' (β-hydroxybutyrate).


#'''Acetoacetyl-CoA''' je meziprodukt odbourávání tuků. Acetoacetyl-CoA může vznikat kondenzací dvou acetyl-CoA.
==Conversion of ketone bodies to acetyl-CoA==
#*Kondenzací acetoacetyl-CoA s molekulou acetyl-CoA vznikne β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA = HMG-CoA. Ten se za fyziologického stavu využívá k tvorbě steroidních látek, jako je cholesterol. U rostlin slouží k syntéze terpenů a karotenů.
#*HMG-CoA může být dále štěpen pomocí lyázy na acetoacetát a acetyl-CoA.
#Z acetoacetátu neenzymovou (spontánní) dekarboxylací vzniká '''aceton'''.
#Další možností je redukce acetoacetátu jaterní dehydrogenázou na '''kyselinu β-hydroxymáselnou''' (β-hydroxybutyrát).


==Přeměna ketolátek na acetyl-CoA==
[[File:Keto on AcCoA.gif|thumb|left|Conversion of ketone bodies to acetyl-CoA - scheme]]


[[Soubor:Keto_na_AcCoA.gif | thumb | 320px | Přeměna ketolátek na acetyl-CoA – schéma]]
Under normal circumstances, ketone bodies serve as metabolic fuel for some peripheral tissues - [[heart, skeletal muscle , kidneys]] , and during prolonged starvation also for [[brain]] tissue (60-70%). They are water-soluble equivalents of fatty acids, so their utilization always takes place in the periphery. It does not bind to [[proteins]].


Za běžných okolností slouží ketolátky jako ''metabolické palivo'' pro některé periferní tkáně − [[srdce]], [[kosterní sval]], [[ledviny]], při delším hladověním i pro tkáň [[mozek|mozku]] (60–70 %). Jsou to ve vodě rozpustné ekvivalenty mastných kyselin, proto jejich utilizace probíhá vždy na periferii. Neváží se na [[bílkoviny]].
The human body uses only acetoacetate and β-hydroxybutyrate as an energy source. Acetone is exhaled with exhaled air or excreted in the [[urine]]. β-Hydroxybutyrate is oxidized to acetoacetate. Acetoacetate must first be activated to the active form acetoacetyl-CoA. The donor of coenzyme A is '''succinyl-CoA''', from which coenzyme A is enzymatically transferred to acetoacetate. The enzyme responsible for this reaction is found in all tissues except the liver, and for this reason ketone bodies are used by extrahepatic tissues, but not by the liver. Acetoacetyl-CoA can be broken down into two acetyl-CoA molecules that are oxidized in the citrate cycle.


Lidské tělo využívá jako zdroj energie pouze acetoacetát a β-hydroxybutyrát. Aceton je vydechován s vydechovaným vzduchem nebo vylučován [[moč]]í.
==Ketosis==
β-hydroxybutyrát je oxidován na acetoacetát. Acetoacetát musí být nejprve aktivován na aktivní formu acetoacetyl-CoA. Donorem koenzymu A je '''sukcinyl-CoA''', ze kterého je koenzym A enzymaticky přenesen na acetoacetát. Enzym zodpovědný za tuto reakci se nachází ve všech tkáních s výjimkou jater a z tohoto důvodu jsou ketolátky využívány extrahepatálními tkáněmi, ale ne játry. Acetoacetyl-CoA může být rozložen na dvě molekuly acetyl-CoA, které jsou oxidovány v citrátovém cyklu.
It occurs when there is a high formation (concentration) of ketone bodies. Acetoacetate passes from the [[mitochondria]] into the blood. The metabolism of acetoacetate is slower than its formation.


==Ketóza==
*'''Normal ketonemia, level of ketone bodies in the blood: < 0.2 mmol/l''' <ref name="Matouš">{{Cite
Vzniká při vysoké tvorbě (koncentraci) ketolátek. Acetoacetát přechází z [[mitochondrie]] do krve. Metabolismus acetoacetátu je pomalejší, než jeho tvorba.
| type = book
 
*'''Normální ketonémie, hladina ketolátek v krvi: < 0,2&nbsp;mmol/l''' <ref name="Matouš">{{Citace
| typ = kniha
| isbn = 978-80-7262-702-8
| isbn = 978-80-7262-702-8
| příjmení1 = Matouš
| surname1= Matouš
| jméno1 = Bohuslav
| name1= Bohuslav
| příjmení2 = et al.
| surname2= et al.
| titul = Základy lékařské chemie a biochemie
| title= Základy lékařské chemie a biochemie
| vydání = 1
| edition= 1
| místo = Praha
| place= Praha
| vydavatel = Galén
| publisher= Galén
| rok = 2010
| year= 2010
| rozsah = 540
| range= 540
| strany = 156
| pages= 156
}}
}}
</ref>;
</ref>;
*ketóza − fyziologický stav při hladovění a nízkosacharidových dietách, kdy je [[glykogen]] vyčerpán a zdrojem energie se stal tělesný tuk, ketonémie '''1–3&nbsp;mmol/l''';
*ketosis - a physiological state during starvation and low-carbohydrate diets, when [[glycogen]] is depleted and body fat has become the source of energy, ketonemia '''1–3 mmol/l''' ;
*[[Diabetická ketoacidóza|ketoacidóza]] − patologický stav u [[Diabetes mellitus|diabetu]], charakterizovaný acidózou, vysokou ketózou '''> 3&nbsp;mmol/l''', ketonurií, projevuje se nevolností a zvracením.
*[[ketoacidosis]] - a pathological condition in [[diabetes]], characterized by acidosis, high ketosis > '''3 mmol/l''' , ketonuria, manifested by nausea and vomiting.


<noinclude>
<noinclude>


==Odkazy==
==Links==
===Související články===
===related articles===


*[[Redukční dieta]]
*[[Slimming diet]]
*[[β-oxidace]]
*[[β-oxidation]]
*[[Diabetes mellitus]]
*[[Diabetes mellitus]]
*[[Acetyl-CoA]]
*[[Acetyl-CoA]]
Line 65: Line 64:
===Zdroj===
===Zdroj===


* {{Citace
* {{Cite
| typ = přednáška
| type = lecture
| příjmení = Škarydová
| surname= Škarydová
| jméno = Lucie, Mgr.
| name= Lucie, Mgr.
| téma = Metabolismus tuků a mastných kyselin II.
| topic= Metabolismus tuků a mastných kyselin II.
| předmět = Obecná biochemie
| subject= Obecná biochemie
| obor = Farmacie
| specialization= Farmacie
| fakulta = Farmaceutická fakulta
| faculty= Farmaceutická fakulta
| univerzita = Univerzita Karlova
| univerity = Univerzita Karlova
| místo = Hradec Králové
| place= Hradec Králové
| datum = 29.3.2011
| date= 29.3.2011
}}
}}


* {{Citace
* {{Citace
| typ = přednáška
| type = lecture
| příjmení = Středa
| surname= Středa
| jméno = Leoš, Doc. MUDr., Ph.D.
| name= Leoš, Doc. MUDr., Ph.D.
| téma = Terapie nadváhy a obezity, aktivní diety
| topic= Terapie nadváhy a obezity, aktivní diety
| předmět = Monitoring a terapie obezity
| subject= Monitoring a terapie obezity
| obor = Lékařství
| specialization= Lékařství
| fakulta = 1. lékařská fakulta
| faculty= 1. lékařská fakulta
| univerzita = Univerzita Karlova
| univerity = Univerzita Karlova
| místo = Praha
| place= Praha
| datum = 10.9.2012
| date= 10.9.2012
}}
}}


* {{Citace
* {{Cite
| typ = přednáška
| type = lecture
| příjmení = Doleček
| surname= Doleček
| jméno = Rajko, Prof. MUDr., DrSc.
| name= Rajko, Prof. MUDr., DrSc.
| téma = Metabolický syndrom
| topic= Metabolický syndrom
| předmět = Monitoring a terapie obezity
| subject= Monitoring a terapie obezity
| obor = Lékařství
| specialization= Lékařství
| fakulta = 1. lékařská fakulta
| faculty= 1. lékařská fakulta
| univerzita = Univerzita Karlova
| univerity = Univerzita Karlova
| místo = Praha
| place= Praha
| datum = 10.9.2012
| date= 10.9.2012
}}
}}


* {{Citace
* {{Cite
| typ = kniha
| type = book
| isbn = 978-80-247-2977-0
| isbn = 978-80-247-2977-0
| příjmení1 = Koolman
| surname1= Koolman
| jméno1 = Jan
| name1= Jan
| příjmení2 = Röhm
| surname2= Röhm
| jméno2 = Klaus-Heinrich
| name2= Klaus-Heinrich
| titul = Barevný atlas biochemie
| title= Barevný atlas biochemie
| vydání = 1
| edition= 1
| místo = Praha
| place= Praha
| vydavatel = Grada
| publisher= Grada
| rok = 2012
| year= 2012
| rozsah = 512
| range= 512
}}
}}


* {{Citace
* {{Citace
| typ = kniha
| type = book
| isbn = 978-80-7262-702-8
| isbn = 978-80-7262-702-8
| příjmení1 = Matouš
| surname1= Matouš
| jméno1 = Bohuslav
| name1= Bohuslav
| kolektiv = ano
| others= yes
| titul = Základy lékařské chemie a biochemie
| title = Základy lékařské chemie a biochemie
| vydání = 1
| edition= 1
| místo = Praha
| place= Praha
| vydavatel = Galén
| publisher= Galén
| rok = 2010
| year= 2010
| rozsah = 540
| range= 540
}}
}}
===Reference===
===Reference===
Line 136: Line 135:
</noinclude>
</noinclude>


[[Kategorie:Biochemie]]
[[Category:Biochemistry]]
[[Kategorie:Patobiochemie]]
[[Category: Pathobiochemistry]]
[[Kategorie:Endokrinologie]]
[[Category:Endocrinology]]
[[Kategorie:Vnitřní lékařství]]
[[Category:Internal medicine]]
[[Kategorie:Fyziologie]]
[[Category:Physiology]]

Revision as of 12:45, 20 December 2022

File:Fat keto.gif
A simplified scheme of ketogenesis. NEMK = non-esterified fatty acids

The essence of the formation of ketone bodies is the increased mobilization of fatty acids from adipose tissue and their subsequent transport to the liver . Here, fatty acids are oxidized by the β-oxidation mechanism to acetyl-CoA . Acetyl-CoA molecules are either directly transferred to the citrate cycle , where they are oxidized to carbon dioxide and water to release energy , or they are used for the formation of ketone bodies - acetoacetate, acetone and β-hydroxybutyric acid , which serve as an alternative source of energy in extrahepatic tissues. Ketone substances are produced in increased quantities, especially during starvation or in dietary regimes with strict restriction of carbohydrates or in pathological conditions such as diabetes. Under these conditions, an excess of acetyl-CoA is produced and the capacity of the citrate cycle is increased due to the low concentration of oxaloacetate due to the lack of glucose.

Synthesis of ketone bodies

Synthesis of ketone bodies - scheme

The synthesis of ketone bodies takes place exclusively in the liver in the mitochondrial matrix from acetyl coenzyme A molecules.

Searchtool right.svg For more information see Formation of ketone bodies.


  1. Acetoacetyl-CoA is an intermediate product of fat breakdown. Acetoacetyl-CoA can be formed by the condensation of two acetyl-CoAs.
    • Condensation of acetoacetyl-CoA with an acetyl-CoA molecule results in β-hydroxy-β-methylglutaryl-CoA = HMG-CoA. Under physiological conditions, it is used to create steroid substances such as cholesterol. In plants, it is used for the synthesis of terpenes and carotenes.
    • HMG-CoA can be further cleaved by lyase into acetoacetate and acetyl-CoA.
  2. Z Non-enzymatic (spontaneous) decarboxylation produces acetone from acetoacetate .
  3. Another possibility is the reduction of acetoacetate by liver dehydrogenase to β-hydroxybutyric acid (β-hydroxybutyrate).

Conversion of ketone bodies to acetyl-CoA

File:Keto on AcCoA.gif
Conversion of ketone bodies to acetyl-CoA - scheme

Under normal circumstances, ketone bodies serve as metabolic fuel for some peripheral tissues - heart, skeletal muscle , kidneys , and during prolonged starvation also for brain tissue (60-70%). They are water-soluble equivalents of fatty acids, so their utilization always takes place in the periphery. It does not bind to proteins.

The human body uses only acetoacetate and β-hydroxybutyrate as an energy source. Acetone is exhaled with exhaled air or excreted in the urine. β-Hydroxybutyrate is oxidized to acetoacetate. Acetoacetate must first be activated to the active form acetoacetyl-CoA. The donor of coenzyme A is succinyl-CoA, from which coenzyme A is enzymatically transferred to acetoacetate. The enzyme responsible for this reaction is found in all tissues except the liver, and for this reason ketone bodies are used by extrahepatic tissues, but not by the liver. Acetoacetyl-CoA can be broken down into two acetyl-CoA molecules that are oxidized in the citrate cycle.

Ketosis

It occurs when there is a high formation (concentration) of ketone bodies. Acetoacetate passes from the mitochondria into the blood. The metabolism of acetoacetate is slower than its formation.

  • Normal ketonemia, level of ketone bodies in the blood: < 0.2 mmol/l [1];
  • ketosis - a physiological state during starvation and low-carbohydrate diets, when glycogen is depleted and body fat has become the source of energy, ketonemia 1–3 mmol/l ;
  • ketoacidosis - a pathological condition in diabetes, characterized by acidosis, high ketosis > 3 mmol/l , ketonuria, manifested by nausea and vomiting.


Links

related articles

Zdroj

  • Incomplete citation of lecture. 
 ŠKARYDOVÁ, Lucie, Mgr.. Metabolismus tuků a mastných kyselin II. [lecture for subject Obecná biochemie, specialization Farmacie, Farmaceutická fakulta]. 29.3.2011. 


  • Incomplete citation of lecture. 
 DOLEČEK, Rajko, Prof. MUDr., DrSc.. Metabolický syndrom [lecture for subject Monitoring a terapie obezity, specialization Lékařství, 1. lékařská fakulta]. 10.9.2012. 


  • KOOLMAN, Jan – RÖHM, Klaus-Heinrich. Barevný atlas biochemie. 1. edition. Grada, 2012. 512 pp. ISBN 978-80-247-2977-0.


Reference

  1. MATOUŠ, Bohuslav – ET AL.,. Základy lékařské chemie a biochemie. 1. edition. Galén, 2010. 540 pp. pp. 156. ISBN 978-80-7262-702-8.