Dekarboksylering representerer generelt en spalting av karbon dioksid fra en organisk syre. I tilfelle av karboksylsyrerdekarboksylering går veldig bra ved oppvarming og enzymatiske reaksjoner. Oksidativ dekarboksylering spiller en særlig viktig rolle, og fører i organismen til acetyl-CoA i nedbrytningen av pyruvat og til succinyl-CoA i nedbrytningen av a-ketoglutarat.
Hva er dekarboksylering?
Dekarboksylering representerer generelt en spalting av karbon dioksid fra en organisk syre. Dekarboksylering spiller en viktig rolle i metabolismen. Uttrykket dekarboksylering beskriver splittelsen av karbon dioksid fra organisk molekyler. I denne prosessen eksisterer allerede en såkalt karboksylgruppe i molekylet, som kan deles av ved påvirkning av varme eller enzymatiske reaksjoner. Karboksylgruppen inneholder et karbonatom som er koblet til et oksygen atom ved en dobbeltbinding og til en hydroksylgruppe ved en enkeltbinding. De hydrogen atom av hydroksylgruppen tar plassen til karboksylgruppen etter karbondioksid spalting. For eksempel, karboksylsyrer omdannes til hydrokarboner. Når karbohydrater, fett og proteiner er brutt ned, karbondioksid, Vann og energi produseres generelt balansere av katabolsk metabolisme. Den frigjorte energien lagres midlertidig i form av ATP og gjenbrukes til biologisk arbeid, varmeproduksjon eller til å bygge opp kroppens egne stoffer. I sammenheng med metabolisme, dekarboksyleringene av pyruvat og α-ketoglutarat er av enorm betydning.
Funksjon og rolle
Dekarboksyleringer forekommer konstant i den menneskelige organismen. Et viktig underlag er pyruvat, som dekarboksyleres ved hjelp av tiaminpyrofosfat (TPP). Hydroksyetyl TPP (hydroksyetyltiaminpyrofosfat) og karbondioksid blir dannet. Enzymet som er ansvarlig for denne reaksjonen er pyruvatdehydrogenasekomponent (E1). Tiaminpyrofosfat er et derivat av vitamin B1. Det resulterende hydroksyetyl-TPP-komplekset reagerer med liponsyre amid for å danne acetyl-dihydroliponamid. Tiaminpyrofosfat (TPP) dannes igjen i prosessen. Pyruvatdehydrogenasekomponenten er også ansvarlig for denne reaksjonen. I et ytterligere trinn reagerer acetyl-dihydroliponamid med koenzym A for å danne acetyl-CoA. Enzymet dihydrolipoyltransacetylase (E2) er ansvarlig for denne reaksjonen. Acetyl-CoA representerer den såkalte aktiverte eddiksyre. Denne forbindelsen går inn i sitratsyklusen som et substrat og representerer en viktig metabolitt for både anabole og katabolske metabolismer. Den aktiverte eddiksyre kan dermed nedbrytes ytterligere til karbondioksid og Vann eller omgjort til viktige biologiske underlag. En metabolitt, som allerede er avledet fra sitratsyklusen, er α-ketoglutarat. α-Ketoglutarat omdannes også ved lignende konvertering med eliminering av karbondioksid. Dette produserer sluttproduktet succinyl-CoA. Succinyl-CoA er et mellomprodukt av mange metabolske prosesser. Den konverteres videre som en del av sitratsyklusen. Mange aminosyrer bare gå inn i sitratsyklusen via mellomtrinnet succinyl-CoA. På denne måten kan aminosyrer valin, metionintreonin eller isoleucin er integrert i de generelle metabolske prosessene. Samlet sett er dekarboksyleringsreaksjonene til pyruvat og α-ketoglutarat lokalisert ved grensesnittet mellom anabole og katabolske metabolske prosesser. De har sentral betydning for stoffskiftet. Samtidig går karbondioksydannelse ved dekarboksylering inn i det generelle karbondioksidet balansere. Viktigheten av oksidativ dekarboksylering ligger i det faktum at metabolitter av metabolisme dannes som et resultat av det, som kan tjene både for energiproduksjon for organismen og for oppbygging av endogene stoffer. Dekarboksylering spiller også en viktig rolle i omdannelsen av glutamat til γ-aminosmørsyre (GABA). Denne reaksjonen, katalysert ved hjelp av glutamat dekarboksylase, er den eneste veien for biosyntese av GABA. GABA er den viktigste hemmende nevrotransmitter i det sentrale nervesystemet. Videre spiller det også en avgjørende rolle i inhiberingen av bukspyttkjertelhormonet glukagon.
Sykdommer og lidelser
Forstyrrelser av oksidativ dekarboksylering kan utløses av en mangel på vitamin B1. Som nevnt ovenfor, vitamin B1 eller dets derivative tiaminpyrofosfat (TPP) spiller den avgjørende rollen i oksidativ dekarboksylering. Derfor fører en mangel på vitamin B1 til forstyrrelser i energien og bygningsmetabolismen. Nedsettelser av karbohydratmetabolismen og nervesystemet resultat. polynevropati kan utvikle seg. I tillegg symptomer på tretthetirritabilitet, depresjon, synsforstyrrelser, dårlig konsentrasjon, nedsatt matlyst og til og med muskelatrofi forekommer. Dessuten, minne lidelser, hyppige hodepine og anemi blir observert. På grunn av svekket energiproduksjon, har immunsystem er også svekket. Muskelsvakhet påvirker hovedsakelig leggmusklene. Hjerte svakhet, kortpustethet eller ødem oppstår også. I sin ekstreme form er vitamin B1-mangel kjent som beriberi. Beriberi forekommer spesielt i regioner der kosthold er veldig dårlig i vitamin B1. Dette påvirker hovedsakelig populasjoner med en kosthold basert på am produkter og avskallet ris. En annen sykdom, som skyldes en forstyrrelse av dekarboksylering, er den såkalte spastiske tetraplegiske cerebral parese type 1. For denne sykdommen, hvor infantil cerebral parese er til stede, er utløseren en genetisk defekt. Dermed en mutasjon i GAD1 gen fører til en mangel på enzymet glutamat dekarboksylase. Glutamat-dekarboksylase er ansvarlig for omdannelsen av glutamat til γ-aminosmørsyre (GABA) med karbondioksidspaltning. Som nevnt ovenfor er GABA den viktigste hemmende nevrotransmitter av det sentrale nervesystemet. Hvis det produseres for lite GABA, hjerne skader oppstår på et tidlig stadium. I tilfelle av infantil cerebral parese, dette fører til spastisk lammelse, ataksi og atetose. De spastiske lammelsene er forårsaket av den permanent økte muskeltonen, noe som resulterer i en stiv holdning. Samtidig er den samordning bevegelser forstyrres hos mange berørte personer, som også kalles ataksi. I tillegg kan ufrivillige utvidelser og bisarre bevegelser forekomme i sammenheng med atetose på grunn av en konstant veksling mellom hypo- og hypertonus i musklene.
