Oksidativ dekarboksylering er en komponent i cellulær respirasjon og forekommer i mitokondrier av cellen. Sluttproduktet av oksidativ dekarboksylering, acetyl-coA, blir deretter videre bearbeidet i sitratsyklusen.
Hva er oksidativ dekarboksylering?
Oksidativ dekarboksylering er en komponent i cellulær respirasjon og forekommer i mitokondrier av cellen. mitokondrier er celleorganeller som finnes i nesten alle celler med en kjerne. De kalles også kraftverk i cellen fordi de produserer molekylet ATP (adenosin trifosfat). ATP er den viktigste energibæreren i menneskekroppen og oppnås ved aerob respirasjon. Aerob respirasjon er også tittelen cellulær respirasjon eller indre respirasjon. Cellular respirasjon er delt inn i fire trinn. I begynnelsen finner glykolyse sted. Dette blir fulgt av oksidativ dekarboksylering, deretter sitratsyklusen og til slutt oksidasjon (respirasjonskjede). Oksidativ dekarboksylering finner sted i den såkalte matrisen til mitokondriene. Kort oppsummert, pyruvat, som hovedsakelig kommer fra glykolyse, omdannes til acetyl-CoA her. For dette formålet, pyruvat, et syreanion av pyruvinsyre, fester seg til tiaminpyrofosfat (TPP). TPP er dannet av vitamin B1. Deretter karboksylgruppen av pyruvat er delt opp som karbon dioksid (CO2). Denne prosessen kalles dekarboksylering. Hydroksyetyl-TPP dannes i prosessen. Denne hydroksyetyl-TPP katalyseres deretter av den såkalte pyruvatdehydrogenase-komponenten, en underenhet av pyruvatdehydrogenase-enzymkomplekset. Den gjenværende acetylgruppen blir deretter overført til koenzym A ved katalyse gjennom dihydrolipoyltransacetylase. Dette produserer acetyl-CoA, noe som kreves i den påfølgende sitratsyklusen. Et multienzymkompleks bestående av enzymer dekarboksylase, oksidasoreduktase og dehydrogenase er nødvendig for at denne reaksjonen skal gå uforstyrret.
Funksjon og oppgave
Oksidativ dekarboksylering er en uunnværlig komponent av indre åndedrett, og dermed, som glykolyse, tjener sitratsyklusen og sluttoksidasjon i luftveiskjeden til å produsere energi i celler. For å gjøre dette tar cellene opp glukose og bryte den ned som en del av glykolyse. I ti trinn oppnås to pyruvat fra ett glukose molekyl. Dette er en forutsetning for oksidativ dekarboksylering. Selv om ATP molekyler er allerede oppnådd under glykolyse og oksidativ dekarboksylering, er de mye mindre enn under sitratsyklusen som nå følger. I utgangspunktet finner en oksyhydrogenreaksjon sted i cellene under sitratsyklusen. Hydrogen og oksygen reagerer med hverandre og energi i form av ATP produseres med utgivelsen av karbon dioksid og Vann. Omtrent ti ATP molekyler kan syntetiseres per runde av en sitratsyklus. Som en universell energibærer er ATP viktig for menneskelivet. Energimolekylet er forutsetningen for alle reaksjoner i menneskekroppen. Nerveimpulser, muskelbevegelser, produksjon av hormoner, alle disse prosessene krever ATP. Dermed danner kroppen omtrent 65 kg ATP per dag for å dekke energibehovet. I prinsippet kan ATP også fås uten oksygen og dermed uten oksidativ dekarboksylering. Denne anaerobe-melkesyre metabolismen er imidlertid mye mindre produktiv enn aerob metabolisme og fører også til dannelsen av melkesyre. Under tung og langvarig trening kan dette føre til hyper surhet og overtretthet av den berørte muskelen.
Sykdommer og klager
En sykdom forårsaket av en forstyrrelse i oksidativ dekarboksylering er lønnesirup sykdom. Her er forstyrrelsen ikke i sammenbrudd av glukose men i sammenbrudd av aminosyrer leucine, isoleucin og valin. Sykdommen er arvelig og manifesterer seg ofte umiddelbart etter fødselen. Berørte nyfødte lider av oppkast, luftveissykdommer opp til åndedrettsstans, sløvhet eller koma. Shrill gråter, kramper og en for høy blod sukker nivå er også typiske. Den defekte sammenbrudd av aminosyrer resulterer i den såkalte 2-keto-3-metylvalerinsyren. Dette gir barnas urin og svette karakteristikken Lukten of lønnesirup som har bidratt til å gi sykdommen navnet. Hvis ubehandlet, fører sykdommen raskt til døden. Ved oksidativ dekarboksylering, som allerede indikert, vitamin B1 (tiamin) spiller en viktig rolle. Uten tiamin er dekarboksylering av pyruvat for å danne acetyl-CoA ikke mulig. En alvorlig B1-mangel er årsaken til beriberisykdom. Dette pleide å forekomme hovedsakelig på plantasjer eller i fengsler i Øst-Asia, der folk hovedsakelig matet med skrog og polert ris, fordi vitamin B1 finnes bare i skallet av riskorn. På grunn av mangel på tiamin og tilhørende inhibering av oksidativ dekarboksylering, forårsaker beriberi sykdom primært lidelser i vev som har høy energiomsetning. Disse inkluderer skjelettmuskulatur, hjertemuskulatur og nervesystemet. Sykdommen manifesterer seg som apati, nervelammelse, utvidelse av hjerte, hjertesvikt og ødem. En annen lidelse der oksidativ dekarboxylering er svekket er glutaraciduria type I. Dette er en ganske sjelden arvelig sykdom. Berørte individer er i utgangspunktet uten symptomer i lang tid. De første symptomene dukker opp i løpet av en katabolsk krise. Alvorlige bevegelsesforstyrrelser forekommer. Bagasjerommet er ustabilt. Ledsagende feber kan forekomme. Det tidlige symptomet på glutaraciduri type I er makrocephaly, dvs. a skull det er større enn gjennomsnittet. Når de første symptomene dukker opp, utvikler sykdommen seg raskt. Barn som er diagnostisert tidlig har imidlertid en lovende prognose og utvikler seg vanligvis godt med behandlingen. Imidlertid er sykdommen ofte feildiagnostisert som encefalitt, En betennelse i hjernen. Diagnosen glutaraciduri type I kan stilles ganske enkelt av urinalyse. Imidlertid er sykdommen sjelden, så symptomene tolkes ofte feil, og testing av sykdommen gjøres ikke i utgangspunktet.