Oksidativna dekarboksilacija

oksidativna dekarboksilacija dio je staničnog disanja i odvija se u mitohondrijama stanice. Krajnji produkt oksidativne dekarboksilacije, acetil-coA, zatim se dalje obrađuje u ciklusu limunske kiseline.

Što je oksidativna dekarboksilacija?

Mitohondrije su stanične organele koje se nalaze u gotovo svim stanicama s jezgrom. Poznate su i kao elektrane stanice jer formiraju molekulu ATP (adenosin trifosfat). ATP je najvažniji nositelj energije u ljudskom tijelu i dobiva se aerobnim disanjem. Aerobno disanje se također naziva i stanično disanje ili unutarnje disanje.

Stanično disanje je podijeljeno u četiri koraka. Glikoliza se odvija na početku. Nakon toga slijedi oksidativna dekarboksilacija, zatim ciklus limunske kiseline i konačno završna oksidacija (respiratorni lanac).

Oksidativna dekarboksilacija odvija se u takozvanom matriksu mitohondrija. Ukratko, piruvat, koji uglavnom dolazi iz glikolize, ovdje se pretvara u acetil-CoA. Zbog toga se piruvat, kiseli anion piruične kiseline, veže na tiamin pirofosfat (TPP). TPP nastaje iz vitamina B1. Karboksilna skupina piruvata zatim se odvaja kao ugljični dioksid (CO2). Taj je postupak poznat i kao dekarboksilacija. Tako nastaje hidroksietil TPP.

Ovaj hidroksietil-TPP se zatim katalizira takozvanom komponentom piruvat dehidrogenaze, podjedinicom enzima kompleksa piruvat dehidrogenaze. Preostala acetilna skupina prenosi se konencimom A pomoću katalize dihidrolipoil transacetilazom. Ovo stvara acetil-CoA, koji je potreban u sljedećem ciklusu limunske kiseline. Za nesmetano odvijanje reakcije potreban je multienzimski kompleks koji se sastoji od enzima dekarboksilaze, oksidoreduktaze i dehidrogenaze.

Funkcija i zadatak

Oksidativna dekarboksilacija neizostavan je dio unutarnjeg disanja i, poput glikolize, ciklusa limunske kiseline i završne oksidacije u respiratornom lancu, služi za stvaranje energije u stanicama. Da bi to postigle, stanice uzimaju glukozu i razgrađuju je kao dio glikolize. Iz jedne molekule glukoze dobivaju se dva piruvata u deset koraka. To su preduvjet oksidacijske dekarboksilacije.

Istina je da se molekule ATP-a dobivaju i tijekom glikolize i oksidacijske dekarboksilacije, ali znatno manje nego u sljedećem ciklusu limunske kiseline. U osnovi, reakcija kisikova vodika odvija se u stanicama tijekom ciklusa limunske kiseline. Vodik i kisik reagiraju jedan s drugim, a oslobađanjem ugljičnog dioksida i vode, energija se stvara u obliku ATP-a. U krugu ciklusa limunske kiseline može se sintetizirati oko deset molekula ATP-a.

Kao univerzalni nosač energije, ATP je neophodan za ljudski život. Energetska molekula preduvjet je svih reakcija u ljudskom tijelu. Nervozni impulsi, pokreti mišića, proizvodnja hormona, svi ti procesi zahtijevaju ATP. Tijelo proizvodi oko 65 kg ATP-a dnevno kako bi zadovoljilo svoje energetske potrebe.

U principu, ATP se može dobiti i bez kisika, a samim tim i bez oksidativne dekarboksilacije. Međutim, ovaj anaerobni metabolizam laktacida je značajno manje produktivan od aerobnog metabolizma i također dovodi do stvaranja mliječne kiseline. U slučaju snažnog i dugotrajnog napora, to može dovesti do prekomjerne zakiseljenosti i prekomjerne prekomjernosti opterećenog mišića.

Bolesti i bolesti

Jedna bolest uzrokovana poremećajem oksidativne dekarboksilacije je bolest javorovog sirupa. Ovdje problem nije u razgradnji glukoze, već u raspadu aminokiselina leucina, izoleucina i valina. Bolest se nasljeđuje i često se pokazuje odmah nakon rođenja. Pogođena novorođenčad pati od povraćanja, poremećaja disanja do zastoja disanja, letargije ili kome. Tipično je vrištanje, konvulzije i prekomjerno visoka razina šećera u krvi. Takozvana 2-keto-3-metilvalerična kiselina nastaje nepravilnim rastavljanjem aminokiselina. To daje urinu i znoju djece karakterističan miris javorovog sirupa, koji je bolesti dao ime. Ako se ne liječi, bolest brzo dovodi do smrti.

Kao što je već naznačeno, vitamin B1 (tiamin) igra važnu ulogu u oksidacijskoj dekarboksiliji. Bez tiamina, dekarboksilacija piruvata s stvaranjem acetil-CoA nije moguća. Snažan nedostatak B1 uzrok je bolesti beriberi. U prošlosti se to uglavnom događalo na plantažama ili u zatvorima u istočnoj Aziji, gdje su ljudi uglavnom jeli oguljenu i poliranu rižu, jer se vitamin B1 nalazi samo u ljusci rižinog zrna.

Zbog nedostatka tiamina i pridružene inhibicije oksidativne dekarboksilacije, bolest beriberi uglavnom dovodi do poremećaja u tkivima koja imaju visok promet energije. Oni uključuju skeletne mišiće, srčani mišić i živčani sustav.Bolest se manifestira u obliku apatije, paralize živaca, uvećanog srca, zatajenja srca i edema.

Druga bolest kod koje je poremećena oksidativna dekarboksilacija je glutarska acidurija tipa I. To je prilično rijetka nasljedna bolest. Oni koji su pogođeni u početku duže vrijeme nemaju simptoma. Prvi simptomi se tada pokazuju u kontekstu kataboličke krize. Postoje teški poremećaji kretanja. Prtljažnik je nestabilan. Istovremeno se može pojaviti groznica.

Rani simptom glutarske acidurije tipa I je makrocefalija, to jest veća od prosječne lubanje. Čim se pojave prvi simptomi, bolest brzo napreduje. Međutim, djeca koja su dijagnosticirana rano imaju obećavajuću prognozu i obično se dobro razvijaju s liječenjem. Međutim, bolest se često pogrešno tumači kao encefalitis, tj. Upala mozga.

Dijagnoza glutarne acidurije tipa I može se postaviti vrlo lako korištenjem analize mokraće. Međutim, bolest je rijetka, pa se simptomi često pogrešno tumače i ispitivanje bolesti u početku se ne provodi.