EN dekarboxylering generellt representerar avskiljningen av koldioxid från en organisk syra. I fallet med karboxylsyror sker avdelningen mycket bra genom uppvärmning och enzymatiska reaktioner. Oxidativ dekarboxylering spelar en särskilt viktig roll, vilket leder till acetyl-CoA i kroppen när pyruvat bryts ned och succinyl-CoA när α-ketoglutarat bryts ned.
Vad är dekarboxylering?
Dekarboxylering spelar en viktig roll i ämnesomsättningen. Termen dekarboxylering beskriver avskiljningen av koldioxid från organiska molekyler. En så kallad karboxylgrupp finns redan i molekylen, som kan delas upp genom verkan av värme eller enzymatiska reaktioner.
Karboxylgruppen innehåller en kolatom som är ansluten till en syreatom genom en dubbelbindning och till en hydroxylgrupp med en enda bindning.Efter att koldioxid har delats ut ersätts karboxylgruppen med väteatomen i hydroxylgruppen. Exempelvis omvandlas karboxylsyror till kolväten.
När kolhydrater, fetter och proteiner bryts ned skapar den övergripande balansen i katabolsk ämnesomsättning koldioxid, vatten och energi. Den frigjorda energin lagras tillfälligt i form av ATP och återanvänds för biologiskt arbete, värmeproduktion eller för att bygga upp kroppens egna ämnen. Dekarboxyleringarna av pyruvat och a-ketoglutarat är av enorm betydelse i samband med metabolism.
Funktion & uppgift
Dekarboxylering sker ständigt i den mänskliga organismen. Ett viktigt substrat är pyruvat, som dekarboxyleras med hjälp av tiaminpyrofosfat (TPP). Detta skapar hydroxietyl-TPP (hydroxietyltiaminpyrofosfat) och koldioxid. Enzymet som ansvarar för denna reaktion är pyruvatdehydrogenaskomponenten (E1).
Tiaminpyrofosfat är ett derivat av vitamin B1. Det resulterande hydroxietyl-TPP-komplexet reagerar med liponsyraamid och bildar acetyldihydroliponamid. Tiaminpyrofosfat (TPP) bildas tillbaka igen. Pyruvatdehydrogenaskomponenten är också ansvarig för denna reaktion.
I ett ytterligare steg reagerar acetyldihydroliponamid med koenzym A för att bilda acetyl CoA. Enzymet dihydrolipoyltransacetylas (E2) är ansvarigt för denna reaktion. Acetyl-CoA representerar den så kallade aktiverade ättiksyra. Denna förening flyter in i citronsyrecykeln som ett substrat och representerar en viktig metabolit för både den anabola och kataboliska metabolismen. Den aktiverade ättiksyra kan brytas vidare ned i koldioxid och vatten eller i viktiga biologiska underlag implementeras.
En metabolit som redan kommer från citronsyrecykeln är a-ketoglutarat. Α-Ketoglutarat omvandlas också genom liknande reaktioner med eliminering av koldioxid. Slutprodukten succinyl-CoA skapas. Succinyl-CoA är en mellanprodukt i många metaboliska processer. Det kommer att fortsätta att implementeras som en del av citronsyracykeln. Många aminosyror går endast in i citronsyrecykeln via mellanstadiet succinyl-CoA. På detta sätt integreras aminosyrorna valin, metionin, treonin eller isoleucin i de allmänna metaboliska processerna.
Sammantaget ligger dekarboxyleringsreaktionerna för pyruvat och a-ketoglutarat på gränssnittet mellan anabola och kataboliska metaboliska processer. De är av central betydelse för ämnesomsättningen. Samtidigt inkluderas bildningen av koldioxid genom dekarboxylering i den allmänna koldioxidbalansen.
Betydelsen av oxidativ dekarboxylering ligger i det faktum att metaboliter av metabolismen bildas som ett resultat, som kan användas för att generera energi för organismen såväl som för att bygga upp kroppens egna ämnen. Dekarboxylering spelar också en viktig roll i omvandlingen av glutamat till y-aminobutyric acid (GABA). Denna reaktion, katalyserad med hjälp av glutamatdekarboxylas, är det enda sättet att biosyntetisera GABA. GABA är den viktigaste hämmande neurotransmitteren i centrala nervsystemet. Dessutom spelar det också en avgörande roll för att hämma bukspottkörtelhormonet glukagon.
Sjukdomar och sjukdomar
Oxidativa dekarboxyleringsstörningar kan utlöses av brist på vitamin B1. Som redan nämnts spelar vitamin B1 eller dess derivat tiaminpyrofosfat (TPP) den avgörande rollen i oxidativ dekarboxylering. En brist på vitamin B1 leder därför till störningar i energin och byggnadsmetabolismen. Detta resulterar i försämring av kolhydratmetabolismen och nervsystemet. En polyneuropati kan utvecklas. Dessutom förekommer symtom på trötthet, irritabilitet, depression, synstörningar, dålig koncentration, aptitlöshet och till och med muskelatrofi. Minnesstörningar, frekvent huvudvärk och anemi observeras också.
Immunsystemet försvagas också av den försämrade energiproduktionen. Muskelsvagheten påverkar främst kalvmusklerna. Hjärtsvikt, andnöd eller ödem förekommer också. I sin extrema form kallas vitamin B1-brist beriberi. Beriberi förekommer särskilt i regioner där kosten är mycket låg i vitamin B1. Detta gäller framför allt de befolkningsgrupper som har specialiserat sig på näring med sojaprodukter och avskalat ris.
En annan sjukdom som kan spåras tillbaka till en störning i dekarboxyleringen är den så kallade spastiska tetraplegiska cerebral pares av typ 1. För denna sjukdom, där det finns infantil cerebral pares, är utlösaren en genetisk defekt. En mutation i GAD1-genen leder till en brist i enzymet glutamatdekarboxylas. Glutamatdekarboxylas är ansvarigt för omvandlingen av glutamat till y-aminobutyric acid (GABA) genom att dela upp koldioxid. Som nämnts tidigare är GABA det centrala nervsystemets huvudinhiberande neurotransmitter. Om för lite GABA bildas uppstår hjärnskador i ett tidigt skede. När det gäller infantil cerebral pares leder dessa till spastisk förlamning, ataxi och atetos. Den spastiska förlamningen är resultatet av den permanent ökade muskeltonen, vilket resulterar i en styv hållning. Samtidigt störs koordinationen av rörelser hos många av de drabbade, vilket också kallas ataxi. Dessutom kan det i samband med atetos förekomma ofrivilliga förlängningar och bisarra rörelser, eftersom det är en ständig förändring mellan hypotoni och hypertoni i musklerna.
.jpg)
