Декарбоксилација

А Декарбоксилација опћенито представља одвајање угљендиоксида из органске киселине, а код карбоксилних киселина цијепање се одвија врло добро гријањем и ензимским реакцијама. Оксидативна декарбоксилација игра посебно важну улогу, која доводи до ацетил-ЦоА у организму када се пруват разграђује, и до сукцинил-ЦоА када се разгради α-кетоглутарат.

Шта је декарбоксилација?

Декарбоксилација игра важну улогу у метаболизму. Израз декарбоксилација описује цепање угљендиоксида из органских молекула. У молекули већ постоји такозвана карбоксилна група која се може одвојити дејством топлоте или ензимских реакција.

Карбоксилна група садржи атом угљеника који је двоструком везом повезан са атомом кисеоника, а хидроксилном групом једном везом.Након одвајања угљендиоксида, карбоксилна група је замењена атомом водоника хидроксилне групе. На пример, карбоксилне киселине се претварају у угљоводонице.

Када се угљикохидрати, масти и протеини разграде, укупни баланс катаболичког метаболизма ствара угљен-диоксид, воду и енергију. Ослобођена енергија привремено се складишти у облику АТП-а и поново се користи за биолошки рад, производњу топлоте или за изградњу телесних властитих супстанци. Декарбоксилације пирувата и α-кетоглутарата су од огромне важности у контексту метаболизма.

Функција и задатак

Декарбоксилација се непрестано одвија у људском организму. Важан супстрат је пируват, који се декарбоксилира уз помоћ тиамин пирофосфата (ТПП). Ово ствара хидроксиетил ТПП (хидроксиетил тиамин пирофосфат) и угљен диоксид. Ензим одговоран за ову реакцију је компонента пируват дехидрогеназе (Е1).

Тиамин пирофосфат је дериват витамина Б1. Добијени хидроксиетил ТПП комплекс реагује са амидом липоинске киселине да би формирао ацетил дихидролипонамид. У том поступку се поново формира тиамин пирофосфат (ТПП). Компонента пируват дехидрогеназе је такође одговорна за ову реакцију.

У следећем кораку, ацетил дихидролипонамид реагује са коензимом А и формира ацетил ЦоА. За ову реакцију је одговоран ензим дихидролипоил трансацетилаза (Е2). Ацетил-ЦоА представља такозвану активирану сирћетну киселину. Ово једињење тече у циклусу лимунске киселине као супстрат и представља важан метаболит и за анаболички и за катаболички метаболизам. Активирана сирћетна киселина може се разградити у угљен-диоксид и воду или на важне биолошке супстрате спроведено.

Метаболит који већ потиче из циклуса лимунске киселине је α-кетоглутарат. Α-Кетоглутарат се такође претвара кроз сличне реакције са елиминацијом угљен диоксида. Створен је крајњи производ сукцинил-ЦоА. Сукцинил-ЦоА је интермедијарни производ у многим метаболичким процесима. Наставиће да се примењује у оквиру циклуса лимунске киселине. Многе аминокиселине улазе само у циклус лимунске киселине преко сукцинил-ЦоА средње фазе. На овај начин, аминокиселине валин, метионин, треонин или изолеуцин су интегрисане у опште метаболичке процесе.

Све у свему, реакције декарбоксилације пирувата и α-кетоглутарата налазе се на граници између анаболичких и катаболичких метаболичких процеса. Они су од централне важности за метаболизам. Истовремено, стварање угљен-диоксида декарбоксилацијом укључено је у општу равнотежу угљен-диоксида.

Важност оксидативне декарбоксилације лежи у чињеници да се као резултат тога стварају метаболити метаболизма који се могу користити за стварање енергије за организам, као и за изградњу властитих телесних супстанци. Декарбоксилација такође игра важну улогу у конверзији глутамата у γ-аминобутерну киселину (ГАБА). Ова реакција, катализована глутамат декарбоксилазом, једини је начин биосинтезе ГАБА. ГАБА је најважнији инхибирајући неуротрансмитер у централном нервном систему. Такође игра кључну улогу у инхибирању хормона панкреаса глукагона.

Болести и тегобе

Поремећаји оксидативне декарбоксилације могу бити потакнути недостатком витамина Б1. Као што је већ споменуто, витамин Б1 или његов дериват тиамин пирофосфат (ТПП) игра одлучујућу улогу у оксидативној декарбоксилацији. Због тога, недостатак витамина Б1 доводи до поремећаја енергетског и грађевинског метаболизма. То доводи до поремећаја метаболизма угљених хидрата и нервног система. Може се развити полинеуропатија. Поред тога, појављују се симптоми умора, раздражљивости, депресије, поремећаја вида, слабе концентрације, губитка апетита, па чак и атрофија мишића. Такође се примећују поремећаји памћења, честе главобоље и анемије.

Имуни систем је такође ослабљен оштећеном производњом енергије. Слабост мишића углавном утиче на мишиће теле. Такође се јављају затајење срца, краткоћа даха или едеми. У свом екстремном облику, недостатак витамина Б1 познат је као берибери. Берибери се јавља нарочито у регионима у којима је исхрана витамина Б1 веома ниска. То се пре свега односи на групе становништва које су се специјализовале за исхрану сојиним производима и ољуштеним пиринчем.

Друга болест која се може пратити до поремећаја декарбоксилације је такозвана спастичка тетраплегична церебрална парализа типа 1. За ову болест, код које је присутна инфантилна церебрална парализа, окидач је генетска оштећења. Мутација гена ГАД1 доводи до недостатка ензима глутамата декарбоксилаза. Глутамат декарбоксилаза је одговорна за конверзију глутамата у γ-аминобутерну киселину (ГАБА) раздвајањем угљендиоксида. Као што је раније поменуто, ГАБА је главни инхибиторни неуротрансмитер централног нервног система. Ако се формира премало ГАБА, оштећење мозга се јавља у раној фази. У случају инфантилне церебралне парализе, оне доводе до спастичне парализе, атаксије и атетозе. Спастична парализа резултат је трајно повишеног мишићног тонуса, што резултира чврстим положајем. Истовремено, код многих оболелих поремећена је координација покрета, што је такође познато као атаксија. Поред тога, у контексту атетозе, може доћи до ненамерних екстензија и бизарних покрета, јер постоји стална промена између хипотоничних и хипертоничних мишића.