Oxidatív dekarboxilezés

A oxidatív dekarboxilezés a sejtek légzésének egyik alkotóeleme, és a sejt mitokondriumaiban zajlik. Az oxidatív dekarboxilezés végtermékét, az acetil-coA-t ezután tovább dolgozzák fel a citromsav-ciklusban.

Mi az oxidatív dekarboxilezés?

A mitokondriumok olyan sejtes organellák, amelyek szinte minden sejtben megtalálhatók, amelyeknek magja van. A sejtek erőművei is ismertek, mivel képezik az ATP molekulát (adenozin-trifoszfát). Az ATP az emberi test legfontosabb energiahordozója, amelyet aerob légzés útján nyernek. Az aerob légzést sejtes légzésnek vagy belső légzésnek is nevezik.

A sejtek légzése négy lépésre oszlik. A glikolízis az elején zajlik. Ezt követi az oxidatív dekarboxilezés, majd a citromsav-ciklus és végül a végső oxidáció (légzési lánc).

Az oxidatív dekarboxilezés a mitokondriumok úgynevezett mátrixában zajlik. Röviden: a piruvát, amely többnyire glikolízissel származik, itt acetil-CoA-ké alakul. Ehhez a piruvát, a piruvsav savas anionja kapcsolódik a tiamin-pirofoszfáthoz (TPP). A TPP a B1-vitaminból képződik. A piruvát karboxilcsoportját széndioxid (CO2) formában osztják el. Ezt a folyamatot dekarboxilezésnek nevezik. Ez hidroxietil-TPP-t hoz létre.

Ezt a hidroxi-etil-TPP-t ezután az úgynevezett piruvát-dehidrogenáz-komponens katalizálja, amely a piruvát-dehidrogenáz enzim komplex alegysége. A fennmaradó acetilcsoportot a dihidrolipoil-transzcetiláz katalizálásával az A konenzimbe visszük át. Ez acetil-CoA-t hoz létre, amelyre a következő citromsav-ciklusban szükség van. A dekarboxiláz, oxidoreduktáz és dehidrogenáz enzimekből álló multi-enzim komplexre szükség van ahhoz, hogy ez a reakció zavarmentesen folytatódjon.

Funkció és feladat

Az oxidatív dekarboxilezés nélkülözhetetlen része a belső légzésnek, és hasonlóan a glikolízishez, a citromsav-ciklushoz és a végső oxidációhoz a légzőláncban, energiát generál a sejtekben. Ehhez a sejtek felveszik a glükózt, és a glikolízis részeként lebontják. Egy glükózmolekulából tíz lépésben két piruvatot nyerünk. Ezek az oxidatív dekarboxilezés előfeltételei.

Igaz, hogy az ATP-molekulákat már a glikolízis és az oxidatív dekarboxilezés során nyerik, de lényegesen kevesebb, mint a következő citromsav-ciklusban. Alapvetően egy oxigénhidrogén reakció zajlik a sejtekben a citromsav ciklus alatt. A hidrogén és az oxigén reagálnak egymással, és szén-dioxid és víz felszabadulásával az energia ATP formájában képződik. Körülbelül tíz ATP-molekula szintetizálható egy citromsav-ciklus körében.

Mint univerzális energiahordozó, az ATP elengedhetetlen az emberi élethez. Az energia molekula az emberi testben zajló összes reakció előfeltétele. Az idegimpulzusok, az izommozgások, a hormonok előállítása - ezeknek a folyamatoknak az ATP-re van szükségük. A test körülbelül 65 kg ATP-t termel napi energiaszükségletének teljesítéséhez.

Az ATP elvileg oxigén nélkül és így oxidatív dekarboxilezés nélkül is előállítható. Ez az anaerob tejsav metabolizmus azonban sokkal kevésbé eredményes, mint az aerob metabolizmus, és tejsav képződéséhez is vezet. Erős és elhúzódó erőfeszítések esetén ez a megsavanyodáshoz és az érintett izom túlzott fáradtságához vezethet.

Betegségek és betegségek

Az egyik betegség, amelyet az oxidatív dekarboxilezés rendellenessége okoz, a juharszirup-betegség. A probléma itt nem a glükóz lebontásával, hanem a leucin, az izoleucin és a valin aminosavak lebontásával kapcsolatos. A betegség örökletes és gyakran közvetlenül a születés után jelentkezik. Az érintett újszülöttek hányást, légzési rendellenességeket, légzésmegállásig, letargiát vagy kómát szenvednek. Magas sikoltozás, görcsök és túl magas vércukorszint szintén jellemzőek. Az úgynevezett 2-keto-3-metil-valerinsavat az aminosavak helytelen lebontása képezi. Ez adja a gyermekek vizeletét és verejtékét a juharszirup jellegzetes illatához, amely a betegség nevét is megadta. Kezelés nélkül a betegség gyorsan halálhoz vezet.

Mint már jeleztük, a B1-vitamin (tiamin) fontos szerepet játszik az oxidatív dekarboxilezésben. Tiamin nélkül a piruvát dekarboxilezése acetil-CoA képződésével nem lehetséges. A beriberi betegség oka a súlyos B1 hiány. A múltban ez elsősorban az ültetvényeken vagy a kelet-ázsiai börtönökben fordult elő, ahol az emberek főleg hámozott és csiszolt rizst fogyasztottak, mivel a B1-vitamin csak a rizsmagok héjában található meg.

A tiamin hiánya és az oxidatív dekarboxilezés gátlása miatt a beriberi-betegség elsősorban olyan szövetek rendellenességeihez vezet, amelyekben nagy az energiaáramlás. Ide tartoznak a vázizmok, a szívizom és az idegrendszer.A betegség apátia, idegbénulás, megnagyobbodott szív, szívelégtelenség és ödéma formájában jelentkezik.

Egy másik betegség, amelyben az oxidatív dekarboxiláció zavart, az I. típusú glutársav -uria. Ez egy meglehetősen ritka örökletes betegség. Az érintettek kezdetben hosszú ideig tünetek nélkül vannak. Az első tünetek ezután egy katabolikus válsággal alakulnak ki. Vannak súlyos mozgási rendellenességek. A csomagtartó instabil. Egyidejűleg láz is előfordulhat.

Az I. típusú glutársav-savuria korai tünete makrocephalya, azaz az átlagnál nagyobb koponya. Amint az első tünetek megjelennek, a betegség gyorsan előrehalad. A korán diagnosztizált gyermekeknek azonban ígéretes prognózisa van, és a kezelés során általában jól fejlődnek. A betegséget azonban gyakran tévesen értelmezik encephalitisnek, vagyis az agy gyulladásának.

Az I. típusú glutársavuria diagnosztizálása a vizeletvizsgálat segítségével meglehetősen egyszerű. A betegség azonban ritka, ezért a tüneteket gyakran félreértelmezik, és kezdetben nem vizsgálják meg a betegséget.