Oxidativ dekarboxylering

Det oxidativ dekarboxylering er en del af celle respiration og finder sted i cellens mitokondrier. Slutproduktet af den oxidative decarboxylering, acetyl-coA, forarbejdes derefter yderligere i citronsyrecyklussen.

Hvad er oxidativ dekarboxylering?

Mitochondria er celleorganeller, der findes i næsten alle celler med en kerne. De er også kendt som kraftværkerne i cellen, fordi de danner molekylet ATP (adenosintrifosfat). ATP er den vigtigste energibærer i den menneskelige krop og opnås gennem aerob vejrtrækning. Aerob respiration kaldes også celle respiration eller intern respiration.

Celle respiration er opdelt i fire trin. Glykolyse finder sted i begyndelsen. Dette efterfølges af den oxidative decarboxylering, derefter citronsyrecyklussen og til sidst den endelige oxidation (respiratorisk kæde).

Den oxidative dekarboxylering finder sted i den såkaldte matrix af mitokondrierne. Kort sagt omdannes pyruvat, som for det meste kommer fra glycolyse, til acetyl-CoA her. Til dette fastgøres pyruvat, en sur anion af pyruvinsyre, til thiaminpyrophosphat (TPP). TPP dannes af vitamin B1. Carboxylgruppen i pyruvaten opdeles derefter som carbondioxid (CO2). Denne proces er kendt som dekarboxylering. Dette skaber hydroxyethyl TPP.

Denne hydroxyethyl-TPP katalyseres derefter af den, der er kendt som pyruvatdehydrogenasekomponenten, en underenhed af pyruvatdehydrogenaseenzymkomplekset. Den resterende acetylgruppe overføres til conenzymet A ved hjælp af katalyse ved dihydrolipoyl-transacetylase. Dette skaber acetyl-CoA, som kræves i den følgende citronsyrecyklus. Et multi-enzymkompleks bestående af enzymerne decarboxylase, oxidoreduktase og dehydrogenase er påkrævet for at denne reaktion kan forløbe glat.

Funktion & opgave

Oxidativ dekarboxylering er en uundværlig del af intern respiration, og ligesom glykolyse tjener citronsyrecyklus og endeoxidation i respiratorisk kæde til at generere energi i cellerne. For at gøre dette optager cellerne glukose og nedbryder det som en del af glykolysen. To pyruvater opnås fra et glukosemolekyle i ti trin. Disse er en forudsætning for oxidativ dekarboxylering.

Det er sandt, at ATP-molekyler allerede opnås under glykolyse og oxidativ dekarboxylering, men markant færre end i den følgende citronsyrecyklus. Grundlæggende finder en oxyhydrogenreaktion sted i cellerne under citronsyrecyklussen. Brint og ilt reagerer med hinanden, og med frigivelse af kuldioxid og vand genereres der energi i form af ATP. Cirka ti ATP-molekyler kan syntetiseres pr. Runde af en citronsyrecyklus.

Som en universel energikilde er ATP afgørende for menneskers liv. Energimolekylet er en forudsætning for alle reaktioner i den menneskelige krop. Nerveimpulser, muskelbevægelser, produktion af hormoner, alle disse processer kræver ATP. Kroppen producerer ca. 65 kg ATP pr. Dag for at imødekomme sine energibehov.

I princippet kan ATP også opnås uden ilt og således uden oxidativ dekarboxylering. Imidlertid er denne anaerobe mælkesyremetabolisme væsentligt mindre produktiv end den aerobe metabolisme og fører også til dannelse af mælkesyre. I tilfælde af kraftig og langvarig anstrengelse kan dette føre til forsuring og træthed af den berørte muskel.

Sygdomme og lidelser

En sygdom forårsaget af en forstyrrelse i oxidativ dekarboxylering er ahornsirupsygdom. Her er problemet ikke med nedbrydningen af ​​glukose, men med nedbrydningen af ​​aminosyrerne leucin, isoleucin og valin. Sygdommen er arvet og vises ofte umiddelbart efter fødslen. De berørte nyfødte lider af opkast, åndedrætsforstyrrelser op til åndedrætsstop, sløvhed eller koma. Høj skrig, kramper, og et for højt blodsukkerniveau er også typiske. Den såkaldte 2-keto-3-methylvalersyre dannes ved forkert fordeling af aminosyrerne. Dette giver børnenes urin og sved den karakteristiske duft af ahornsirup, der gav sygdommen sit navn. Hvis sygdommen ikke behandles, fører sygdommen hurtigt til død.

Som allerede indikeret spiller vitamin B1 (thiamin) en vigtig rolle i oxidativ dekarboxylering. Uden thiamin er dekarboxyleringen af ​​pyruvat med dannelsen af ​​acetyl-CoA ikke mulig. Alvorlig B1-mangel er årsagen til beriberi-sygdom. Dette forekom hovedsageligt på plantager eller i fængsler i Østasien, hvor folk hovedsageligt spiste skrællet og poleret ris, fordi vitamin B1 kun findes i skallene på rismakene.

På grund af manglen på thiamin og den tilhørende inhibering af oxidativ dekarboxylering fører beriberi-sygdom hovedsageligt til forstyrrelser i væv, der har en høj energiomsætning. Disse inkluderer skeletmuskler, hjertemuskler og nervesystemet.Sygdommen manifesterer sig i form af apati, nerveparalyse, hjerteforstørrelse, hjertesvigt og ødemer.

En anden sygdom, hvor oxidativ dekarboxylering forstyrres, er glutarsyre-type I. Dette er en temmelig sjælden arvelig sygdom. De berørte er oprindeligt uden symptomer i lang tid. De første symptomer vises derefter i forbindelse med en katabolisk krise. Der er alvorlige bevægelsesforstyrrelser. Bagagerummet er ustabilt. En feber kan også forekomme.

Det tidlige symptom på glutarsyre af type I er makrocephali, dvs. en større end gennemsnittet kraniet. Så snart de første symptomer vises, udvikler sygdommen sig hurtigt. Børn, der diagnosticeres tidligt, har imidlertid en lovende prognose og klarer sig normalt godt med behandlingen. Imidlertid fortolkes sygdommen ofte forkert som encephalitis, dvs. en betændelse i hjernen.

Diagnosen af ​​glutarsyre-type I kan stilles ganske let ved hjælp af urinalyse. Sygdommen er imidlertid sjælden, så symptomerne fortolkes ofte forkert, og en undersøgelse af sygdommen udføres ikke oprindeligt.