decarboxylering

EN decarboxylering repræsenterer generelt opdeling af carbondioxid fra en organisk syre. I tilfælde af carboxylsyrer foregår opsplitningen meget godt gennem opvarmning og enzymatiske reaktioner. Oxidativ dekarboxylering spiller en særlig vigtig rolle i organismen, som fører til acetyl-CoA, når pyruvat nedbrydes og til succinyl-CoA, når α-ketoglutarat nedbrydes.

Hvad er dekarboxylering?

Decarboxylering spiller en vigtig rolle i metabolismen. Udtrykket dekarboxylering beskriver opdeling af carbondioxid fra organiske molekyler. En såkaldt carboxylgruppe findes allerede i molekylet, som kan opdeles ved hjælp af varme eller enzymatiske reaktioner.

Carboxylgruppen indeholder et carbonatom, som er forbundet til et oxygenatom ved en dobbeltbinding og til en hydroxylgruppe med en enkelt binding.Efter at carbondioxid er blevet opdelt, erstattes carboxylgruppen med hydroxylgruppens hydrogenatom. F.eks. Omdannes carboxylsyrer til carbonhydrider.

Når kulhydrater, fedt og proteiner nedbrydes, skaber den samlede balance i den katabolske metabolisme kuldioxid, vand og energi. Den frigjorte energi lagres midlertidigt i form af ATP og genanvendes til biologisk arbejde, varmeudvikling eller til opbygning af kroppens egne stoffer. Dekarboxyleringerne af pyruvat og α-ketoglutarat er af enorm betydning i forbindelse med metabolismen.

Funktion & opgave

Dekarboxylering foregår konstant i den menneskelige organisme. Et vigtigt substrat er pyruvat, der dekarboxyleres ved hjælp af thiaminpyrophosphat (TPP). Dette skaber hydroxyethyl TPP (hydroxyethylthiamin pyrophosphat) og carbondioxid. Det enzym, der er ansvarligt for denne reaktion, er pyruvatdehydrogenase-komponenten (E1).

Thiamin-pyrophosphat er et derivat af vitamin B1. Det resulterende hydroxyethyl TPP-kompleks reagerer med liponsyreamid til dannelse af acetyldihydroliponamid. Thiamin pyrophosphat (TPP) dannes igen. Pyruvatdehydrogenase-komponenten er også ansvarlig for denne reaktion.

I et yderligere trin reagerer acetyldihydroliponamid med coenzym A til dannelse af acetyl CoA. Enzymet dihydrolipoyl-transacetylase (E2) er ansvarlig for denne reaktion. Acetyl-CoA repræsenterer den såkaldte aktiverede eddikesyre. Denne forbindelse flyder ind i citronsyrecyklussen som et substrat og repræsenterer en vigtig metabolit til både den anabolske og katabolske metabolisme. Den aktiverede eddikesyre kan nedbrydes i kuldioxid og vand eller i vigtige biologiske underlag implementeret.

En metabolit, der allerede kommer fra citronsyrecyklus, er α-ketoglutarat. Α-Ketoglutarat omdannes også gennem lignende reaktioner ved eliminering af kuldioxid. Slutproduktet succinyl-CoA oprettes. Succinyl-CoA er et mellemprodukt i mange metaboliske processer. Det implementeres fortsat som en del af citronsyrecyklussen. Mange aminosyrer træder kun i citronsyrecyklus via mellemstadiet succinyl-CoA. På denne måde integreres aminosyrerne valin, methionin, threonin eller isoleucin i de generelle metaboliske processer.

Generelt er dekarboxyleringsreaktionerne for pyruvat og a-ketoglutarat beliggende ved grænsefladen mellem anabolske og katabolske metaboliske processer. De er af central betydning for stofskiftet. Samtidig er dannelsen af ​​kuldioxid gennem dekarboxylering inkluderet i den generelle kuldioxidbalance.

Betydningen af ​​oxidativ dekarboxylering ligger i det faktum, at metabolitter er resultatet af metabolismen, som både kan bruges til at generere energi til organismen og til at opbygge kroppens egne stoffer. Decarboxylering spiller også en vigtig rolle i omdannelsen af ​​glutamat til y-aminobutyric acid (GABA). Denne reaktion, katalyseret ved hjælp af glutamatdekarboxylase, er den eneste måde at biosyntese på GABA. GABA er den vigtigste hæmmende neurotransmitter i centralnervesystemet. Desuden spiller det også en afgørende rolle i hæmning af pancreashormonet glukagon.

Sygdomme og lidelser

Oxidative dekarboxyleringsforstyrrelser kan udløses af en mangel på vitamin B1. Som allerede nævnt spiller vitamin B1 eller dets afledte thiaminpyrophosphat (TPP) den afgørende rolle i oxidativ dekarboxylering. En mangel på vitamin B1 fører derfor til forstyrrelser i energi og opbygning af stofskifte. Dette resulterer i forringelse af kulhydratmetabolismen og nervesystemet. En polyneuropati kan udvikle sig. Derudover forekommer symptomer på træthed, irritabilitet, depression, synsforstyrrelser, dårlig koncentration, tab af appetit og endda muskelatrofi. Hukommelsesforstyrrelser, hyppig hovedpine og anæmi observeres også.

Immunsystemet er også svækket af den nedsatte energiproduktion. Muskelsvagheden påvirker hovedsageligt lægemusklerne. Hjertesvigt, åndenød eller ødemer forekommer også. I sin ekstreme form er vitamin B1-mangel kendt som beriberi. Beriberi forekommer især i regioner, hvor kosten er meget lav i vitamin B1. Dette gælder især de befolkningsgrupper, der har specialiseret sig i ernæring med sojaprodukter og afskallet ris.

En anden sygdom, der kan spores tilbage til en forstyrrelse i dekarboxylering, er den såkaldte spastiske tetraplegiske cerebral parese af type 1. For denne sygdom, hvor der er infantil cerebral parese, er udløseren en genetisk defekt. En mutation i GAD1-genet fører til en mangel i enzymet glutamatdekarboxylase. Glutamatdekarboxylase er ansvarlig for omdannelsen af ​​glutamat til y-aminobutyric acid (GABA) ved opdeling af carbondioxid. Som nævnt tidligere er GABA den centrale nervesystems hovedinhiberende neurotransmitter. Hvis der dannes for lidt GABA, forekommer hjerneskade på et tidligt tidspunkt. I tilfælde af infantil cerebral parese fører disse til spastisk lammelse, ataksi og athetose. Den spastiske lammelse skyldes den permanent forøgede muskeltone, hvilket resulterer i en stiv holdning. Samtidig forstyrres koordinationen af ​​bevægelser hos mange af de berørte, der også kaldes ataksi. Derudover kan der i forbindelse med athetose være ufrivillige forlængelser og bisarre bevægelser, da der er en konstant ændring mellem hypotension og hypertension i musklerne.