א Decarboxylation בדרך כלל מייצג את התפצלות הפחמן הדו-חמצני מחומצה אורגנית. במקרה של חומצות קרבוקסיליות, ההתפצלות מתרחשת היטב על ידי חימום ותגובות אנזימטיות. דק-בוקסילציה חמצונית ממלאת תפקיד חשוב במיוחד באורגניזם, מה שמוביל לאצטיל-CoA כאשר פירוקאט מתפרק ולסוקסיניל-CoA כאשר פירוק α-קטוגלוטרט.
מה זה decarboxylation?
Decarboxylation ממלא תפקיד חשוב במטבוליזם. המונח decarboxylation מתאר את התפצלות הפחמן הדו-חמצני ממולקולות אורגניות. קבוצה שנקראת קרבוקסיל כבר קיימת בתוך המולקולה, הניתנת לפיצול על ידי פעולת חום או תגובות אנזימטיות.
קבוצת הקרבוקסיל מכילה אטום פחמן המחובר לאטום חמצן על ידי קשר כפול וקבוצה הידרוקסיל באמצעות קשר יחיד.לאחר התפצלות הפחמן הדו-חמצני, קבוצת הקרבוקסיל מוחלפת על ידי אטום המימן של קבוצת ההידרוקסיל. לדוגמה, חומצות קרבוקסיליות מומרות לפחמימנים.
כאשר מפורקים פחמימות, שומנים וחלבונים, האיזון הכללי של חילוף החומרים הקטבולי יוצר פחמן דו חמצני, מים ואנרגיה. האנרגיה המשתחררת מאוחסנת באופן זמני בצורה של ATP ומשתמשת בה שוב לצורך עבודה ביולוגית, ייצור חום או לצורך בניית חומרים של הגוף עצמו. יש חשיבות עצומה לקשירת המטבוליזם של הדקרבוקסילציות של פירובט ו- α-קטוגלוטרט.
פונקציה ומשימה
Decarboxylation מתרחש ללא הרף באורגניזם האנושי. מצע חשוב הוא pyruvate, אשר decarboxylated בעזרת thiamine pyrophosphate (TPP). זה יוצר הידרוקסיאתיל TPP (הידרוקסיאתיל תיאמין פירופוספט) ופחמן דו חמצני. האנזים האחראי לתגובה זו הוא רכיב הפירובאט דהידרוגנאז (E1).
תיאמין פירופוספט הוא נגזרת של ויטמין B1. מתחם ההידרוקסי אתיל TPP מגיב עם אמיד חומצה ליפואית ליצירת אצטיל דיהידרוליפונמיד. תיאמין פירופוספט (TPP) נוצר שוב. רכיב הפירובאט dehydrogenase אחראי גם לתגובה זו.
בשלב נוסף, אצטיל דיהידרוליפונמיד מגיב עם קו אנזים A ליצירת אצטיל CoA. התגובה הזו האנזים דיהידרוליפואיל טרנסצטילאז (E2). אצטיל-CoA מייצג את מה שמכונה חומצה אצטית מופעלת, תרכובת זו זורמת למחזור חומצות לימון כמצע ומייצגת מטבוליט חשוב הן למטבוליזם האנאבולי והן לקטבולי. ניתן לפרק את החומצה האקטיתית המופעלת לפחמן דו חמצני ומים או למצעים ביולוגיים חשובים. מוטמע.
מטבוליט שמגיע כבר ממעגל חומצות לימון הוא α-קטוגלוטרט. Α-קטוגלוטרט גם כן מומר באמצעות תגובות דומות עם חיסול הפחמן הדו-חמצני. המוצר הסופי succinyl-CoA נוצר. Succinyl-CoA הוא מוצר ביניים בתהליכים מטבוליים רבים. זה ימשיך להיות מיושם כחלק ממחזור חומצות לימון. חומצות אמינו רבות נכנסות רק למחזור חומצות לימון דרך succinyl-CoA בשלב הביניים. בדרך זו, חומצות האמינו וולין, מתיונין, טרונין או איזולוצין משולבות בתהליכים המטבוליים הכלליים.
בסך הכל, תגובות הדקרבוקסילציה של פירובט ו- α-קטוגלוטרט נמצאות בממשק בין תהליכים מטבוליים אנבוליים וקטבוליים. יש להם חשיבות מרכזית למטבוליזם. במקביל, היווצרותו של פחמן דו חמצני באמצעות דק-בוקסילציה כלולה במאזן הכללי של הפחמן הדו-חמצני.
החשיבות של Decarboxylation חמצוני נעוצה בעובדה שנוצרים כתוצאה מטבוליטים של חילוף החומרים, שיכולים לשמש לייצור אנרגיה לאורגניזם כמו גם לבניית החומרים של הגוף עצמו. Decarboxylation ממלא גם תפקיד חשוב בהמרה של גלוטמט לחומצה γ-aminobutyric (GABA). תגובה זו, המנותזת על ידי גלוטמט דקרבוקסילאז, היא הדרך היחידה ליצור ביוסינתזה של GABA. GABA הוא המעביר העצבי העיקרי במערכת העצבים המרכזית. יתר על כן, הוא ממלא גם תפקיד מכריע בעיכוב ההורמון הלבלב גלוקגון.
מחלות ומחלות
הפרעות חמצון decarboxylation יכול להיות מופעל על ידי מחסור בויטמין B1. כפי שכבר הוזכר, ויטמין B1 או נגזרת של תיאמין פירופוספט שלו (TPP) ממלאים את התפקיד המכריע ב decarboxylation חמצוני. מחסור בוויטמין B1 גורם אפוא להפרעות באנרגיה ובבניית חילוף החומרים. זה גורם לפגיעה בחילוף החומרים בפחמימות ובמערכת העצבים. פולינאורופתיה יכולה להתפתח. בנוסף, מופיעים תסמינים של עייפות, עצבנות, דיכאון, הפרעות בראייה, ריכוז לקוי, אובדן תיאבון ואפילו התנוונות שרירים. כמו כן נצפות הפרעות בזיכרון, כאבי ראש תכופים ואנמיה.
מערכת החיסון נחלשת גם כתוצאה מייצור האנרגיה הלקוי. חולשת השרירים משפיעה בעיקר על שרירי העגל. גם אי ספיקת לב, קוצר נשימה או בצקת. בצורתו הקיצונית, מחסור בויטמין B1 ידוע בשם beriberi. Beriberi מופיע במיוחד באזורים בהם התזונה דלה מאוד בוויטמין B1. זה חל מעל לכל קבוצות האוכלוסייה שהתמחו בתזונה עם מוצרי סויה ואורז קלי.
מחלה נוספת הניתנת לייחוס להפרעה של דק-בוקסילציה היא מה שמכונה שיתוק מוחין טטראפגלגי ספסטי מסוג 1. למחלה זו, בה יש שיתוק מוחין אינפנטילי, ההדק הוא פגם גנטי. מוטציה בגן GAD1 מובילה למחסור באנזים גלוטמט דקרבוקסילאז. גלוטמט דקרבוקסילאז אחראי להמרת הגלוטמט לחומצה γ-aminobutyric (GABA) על ידי פיצול דו תחמוצת הפחמן. כאמור, GABA הוא המעביר העצבי החשוב ביותר של מערכת העצבים המרכזית. אם נוצר מעט מדי GABA, נזק מוחי מתרחש בשלב מוקדם. במקרה של שיתוק מוחין אינפנטילי, אלה מובילים לשיתוק ספסטי, אטקסיה ורטוזיס. השיתוק הספסטי נובע מטונוס השרירים המוגבר לצמיתות, התוצאה היא תנוחה נוקשה. יחד עם זאת, קואורדינציה של התנועות מופרעת אצל רבים מהנפגעים, המכונה גם אטקסיה. בנוסף, בהקשר של אסתוזיס יכולים להתרחש תנועות בלתי-רצוניות ותנועות ביזאריות, מכיוון שיש שינוי תמידי בין יתר לחץ דם ליתר לחץ דם של השרירים.
