Dekarboxylace obecně představuje štěpení uhlík oxid z organické kyseliny. V případě karboxylové kyselinydekarboxylace probíhá velmi dobře zahříváním a enzymatickými reakcemi. Obzvláště důležitou roli hraje oxidační dekarboxylace, která vede v organismu k degradaci acetyl-CoA pyruvát a sukcinyl-CoA při degradaci a-ketoglutarátu.
Co je dekarboxylace?
Dekarboxylace obecně představuje štěpení uhlík oxid z organické kyseliny. Dekarboxylace hraje důležitou roli v metabolismu. Termín dekarboxylace popisuje odštěpení uhlík oxid z organického molekuly. V tomto procesu již v molekule existuje takzvaná karboxylová skupina, kterou lze odštěpit působením tepla nebo enzymatických reakcí. Karboxylová skupina obsahuje atom uhlíku, který je připojen k kyslík atomu dvojnou vazbou a k hydroxylové skupině jednoduchou vazbou. The vodík atom hydroxylové skupiny nahradí karboxylovou skupinu poté oxid uhličitý výstřih. Například, karboxylové kyseliny se přeměňují na uhlovodíky. Když sacharidy, tuky a Proteinů jsou rozděleny, oxid uhličitý, voda a energie se vyrábí celkově vyvážit katabolického metabolismu. Uvolněná energie je dočasně uložena ve formě ATP a znovu použita k biologické práci, generování tepla nebo k vytváření vlastních látek v těle. V souvislosti s metabolizmem dekarboxylace pyruvát a α-ketoglutarát mají obrovský význam.
Funkce a role
Dekarboxylace se v lidském organismu vyskytují neustále. Jeden důležitý substrát je pyruvát, který je dekarboxylován pomocí thiaminpyrofosfátu (TPP). Hydroxyethyl TPP (hydroxyethyl thiamin pyrofosfát) a oxid uhličitý jsou vytvořeny. Enzym odpovědný za tuto reakci je složka pyruvátdehydrogenázy (E1). Thiaminpyrofosfát je derivátem vitamín B1. Výsledný komplex hydroxyethyl-TPP reaguje s kyselinou lipoovou uprostřed za vzniku acetyl-dihydroliponamidu. Thiaminpyrofosfát (TPP) se v procesu opět vytváří. Za tuto reakci je také odpovědná pyruvátdehydrogenázová složka. V dalším kroku acetyl-dihydroliponamid reaguje s koenzymem A za vzniku acetyl-CoA. Za tuto reakci je zodpovědný enzym dihydrolipoyl transacetyláza (E2). Acetyl-CoA představuje tzv. Aktivovaný octová kyselina. Tato sloučenina vstupuje do citrátového cyklu jako substrát a představuje důležitý metabolit pro anabolický i katabolický metabolismus. Aktivováno octová kyselina může být dále degradován na oxid uhličitý a voda nebo převedeny na důležité biologické substráty. Jeden metabolit, který je již odvozen z citrátového cyklu, je α-ketoglutarát. α-Ketoglutarát se také převádí podobnými převody s odstranění oxidu uhličitého. Tím se získá konečný produkt sukcinyl-CoA. Sukcinyl-CoA je meziproduktem mnoha metabolických procesů. Dále se převádí jako součást citrátového cyklu. Mnoho aminokyseliny do citrátového cyklu vstupujte pouze prostřednictvím mezistupně sukcinyl-CoA. Tímto způsobem aminokyseliny valin, methionin, threonin nebo isoleucin jsou integrovány do obecných metabolických procesů. Celkově jsou dekarboxylační reakce pyruvátu a α-ketoglutarátu lokalizovány na rozhraní anabolických a katabolických metabolických procesů. Mají ústřední význam pro metabolismus. Současně vstupuje tvorba oxidu uhličitého dekarboxylací do obecného oxidu uhličitého vyvážit. Význam oxidační dekarboxylace spočívá ve skutečnosti, že se v důsledku toho tvoří metabolity metabolismu, které mohou sloužit jak k výrobě energie pro organismus, tak k hromadění endogenních látek. Dekarboxylace také hraje důležitou roli při přeměně glutamát na kyselinu y-aminomáselnou (GABA). Tato reakce katalyzovaná pomocí glutamát dekarboxyláza, je jedinou cestou pro biosyntézu GABA. GABA je nejdůležitější inhibitor neurotransmiter ve středu nervový systém. Dále hraje zásadní roli při inhibici hormonu pankreatu glukagon.
Nemoci a poruchy
Poruchy oxidační dekarboxylace mohou být vyvolány nedostatkem vitamín B1. Jak je zmíněno výše, vitamín B1 nebo jeho derivát thiaminpyrofosfát (TPP) hraje klíčovou roli v oxidační dekarboxylaci. Nedostatek vitaminu B1 proto vede k poruchám energie a budování metabolismu. Poruchy metabolismu sacharidů a nervový systém výsledek. Polyneuropatie se může vyvinout. Kromě toho příznaky únavapodrážděnost, deprese, poruchy vidění, špatné koncentrace, ztráta chuti k jídlu a dokonce dochází k atrofii svalů. Dále paměť poruchy, časté bolesti hlavy a anémie jsou dodržovány. Kvůli snížené produkci energie imunitní systém je také oslabena. Svalová slabost postihuje hlavně lýtkové svaly. Srdce vyskytují se také slabost, dušnost nebo otoky. Ve své extrémní formě je nedostatek vitaminu B1 znám jako beriberi. Beriberi se vyskytuje zejména v regionech, kde strava je velmi chudý na vitamin B1. To se týká hlavně populací s a strava na základě am výrobky a loupaná rýže. Dalším onemocněním, které je způsobeno poruchou dekarboxylace, je tzv. Spastická tetraplegická mozková obrna typu 1. U tohoto onemocnění, při kterém dětská mozková obrna je přítomen, spoušť je genetická vada. Mutace tedy v GAD1 gen vede k nedostatku enzymu glutamát dekarboxyláza. Glutamát dekarboxyláza je zodpovědná za přeměnu glutamátu na kyselinu y-aminomáselnou (GABA) štěpením oxidem uhličitým. Jak bylo uvedeno výše, GABA je hlavní inhibiční látka neurotransmiter centrální nervový systém. Pokud je vyrobeno příliš málo GABA, mozek k poškození dochází v rané fázi. V případě dětská mozková obrna, což vede ke spastické paralýze, ataxii a atetóze. Spastické paralýzy jsou způsobeny trvale zvýšeným svalovým tónem, což má za následek rigidní držení těla. Současně koordinace pohyb je u mnoha postižených osob narušen, což se také označuje jako ataxie. Kromě toho se v souvislosti s atetózou mohou objevit nedobrovolné rozšiřující se a bizarní pohyby kvůli neustálému střídání hypo- a hypertonu svalů.
