Oksidatif dekarboksilasyon

oksidatif dekarboksilasyon hücre solunumunun bir bileşenidir ve hücrenin mitokondrilerinde yer alır. Oksidatif dekarboksilasyonun son ürünü olan asetil-coA daha sonra sitrik asit döngüsünde işlenir.

Oksidatif Dekarboksilasyon nedir?

Mitokondri, çekirdeği olan hemen hemen tüm hücrelerde bulunan hücre organelleridir. ATP (adenozin trifosfat) molekülünü oluşturdukları için hücrenin enerji santralleri olarak da bilinirler. ATP, insan vücudundaki en önemli enerji taşıyıcısıdır ve aerobik solunum yoluyla elde edilir. Aerobik solunum, hücre solunumu veya iç solunum olarak da adlandırılır.

Hücre solunumu dört aşamaya bölünmüştür. Glikoliz başlangıçta gerçekleşir. Bunu oksidatif dekarboksilasyon, ardından sitrik asit döngüsü ve son olarak son oksidasyon (solunum zinciri) takip eder.

Oksidatif dekarboksilasyon, mitokondrinin sözde matrisinde gerçekleşir. Kısacası, çoğunlukla glikolizden gelen piruvat, burada asetil-CoA'ya dönüştürülür. Bunun için piruvik asidin asit anyonu olan piruvat tiamin pirofosfata (TPP) bağlanır. TPP, B1 vitamininden oluşur. Piruvatın karboksil grubu daha sonra karbon dioksit (CO2) olarak ayrılır. Bu işlem dekarboksilasyon olarak bilinir. Bu, hidroksietil TPP'yi oluşturur.

Bu hidroksietil TPP daha sonra, piruvat dehidrojenaz enzim kompleksinin bir alt birimi olan piruvat dehidrojenaz bileşeni tarafından katalize edilir. Kalan asetil grubu, dihidrolipoil transasetilaz ile kataliz yoluyla konenzim A'ya aktarılır. Bu, aşağıdaki sitrik asit döngüsünde gerekli olan asetil-CoA'yı oluşturur. Bu reaksiyonun girişimsiz ilerlemesi için dekarboksilaz, oksidoredüktaz ve dehidrojenaz enzimlerinden oluşan bir çoklu enzim kompleksi gereklidir.

İşlev ve görev

Oksidatif dekarboksilasyon, iç solunumun vazgeçilmez bir parçasıdır ve glikoliz, sitrik asit döngüsü ve solunum zincirindeki son oksidasyon gibi hücrelerde enerji üretmeye hizmet eder. Bunu yapmak için hücreler glikoz alır ve glikolizin bir parçası olarak onu parçalar. On adımda bir glikoz molekülünden iki piruvat elde edilir. Bunlar oksidatif dekarboksilasyon için bir ön şarttır.

ATP moleküllerinin glikoliz ve oksidatif dekarboksilasyon sırasında zaten elde edildiği doğrudur, ancak aşağıdaki sitrik asit döngüsünden önemli ölçüde daha azdır. Temel olarak, sitrik asit döngüsü sırasında hücrelerde bir oksihidrojen reaksiyonu gerçekleşir. Hidrojen ve oksijen birbiri ile reaksiyona girerek karbondioksit ve su salınımı ile ATP şeklinde enerji üretilir. Bir sitrik asit döngüsünün her turunda yaklaşık on ATP molekülü sentezlenebilir.

Evrensel bir enerji taşıyıcısı olarak ATP, insan yaşamı için çok önemlidir. Enerji molekülü, insan vücudundaki tüm reaksiyonların ön şartıdır. Sinir uyarıları, kas hareketleri, hormon üretimi, tüm bu işlemler ATP gerektirir. Vücut, enerji gereksinimlerini karşılamak için günde yaklaşık 65 kg ATP üretir.

Prensip olarak ATP, oksijensiz ve dolayısıyla oksidatif dekarboksilasyon olmadan da elde edilebilir. Ancak bu anaerobik laktik asit metabolizması, aerobik metabolizmadan çok daha az verimlidir ve ayrıca laktik asit oluşumuna yol açar. Güçlü ve uzun süreli efor durumunda, bu, etkilenen kasın aşırı asitlenmesine ve yorgunluğuna neden olabilir.

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Oksidatif dekarboksilasyondaki bir bozukluğun neden olduğu bir hastalık, akçaağaç şurubu hastalığıdır. Burada sorun glikozun parçalanması değil, amino asitler lösin, izolösin ve valinin parçalanmasıdır. Hastalık kalıtsaldır ve genellikle doğumdan hemen sonra kendini gösterir. Etkilenen yenidoğanlarda kusma, solunum durmasına kadar solunum bozuklukları, uyuşukluk veya koma var. Yüksek perdeli çığlıklar, kasılmalar ve aşırı yüksek kan şekeri seviyesi de tipiktir. Sözde 2-keto-3-metilvalerik asit, amino asitlerin yanlış parçalanmasıyla oluşur. Bu, çocukların idrarına ve terine, hastalığa adını veren akçaağaç şurubunun karakteristik kokusunu verir. Tedavi edilmezse hastalık hızla ölüme yol açar.

Daha önce belirtildiği gibi, B1 vitamini (tiamin) oksidatif dekarboksilasyonda önemli bir rol oynar. Tiamin olmadan, asetil-CoA oluşumu ile piruvatın dekarboksilasyonu mümkün değildir. B1 vitamini eksikliği, beriberi hastalığının sebebidir. Geçmişte, bu çoğunlukla insanların çoğunlukla soyulmuş ve cilalanmış pirinç yedikleri Doğu Asya'daki tarlalarda veya hapishanelerde meydana geldi, çünkü B1 vitamini yalnızca pirinç tanelerinin kabuğunda bulunur.

Tiamin eksikliği ve buna bağlı oksidatif dekarboksilasyon inhibisyonu nedeniyle beriberi hastalığı, esas olarak yüksek enerji devrine sahip dokularda bozukluklara yol açar. Bunlar iskelet kaslarını, kalp kasını ve sinir sistemini içerir.Hastalık apati, sinir felci, kalp büyümesi, kalp yetmezliği ve ödem şeklinde kendini gösterir.

Oksidatif dekarboksilasyonun bozulduğu bir diğer hastalık ise tip I glutarik asidüri olup, oldukça nadir görülen kalıtsal bir hastalıktır. Etkilenenler başlangıçta uzun süre semptomsuzdur. İlk semptomlar daha sonra katabolik bir kriz bağlamında ortaya çıkar. Ciddi hareket bozuklukları var. Gövde dengesiz. Ateş de ortaya çıkabilir.

Tip I glutarik asidürinin erken semptomu makrosefalidir, yani ortalamadan daha büyüktür. İlk belirtiler ortaya çıkar çıkmaz hastalık hızla ilerler. Bununla birlikte, erken teşhis edilen çocuklar umut verici bir prognoza sahiptir ve genellikle tedavide başarılı olurlar. Bununla birlikte, hastalık genellikle ensefalit, yani beyin iltihabı olarak yanlış yorumlanır.

Glutarik asidüri tip I tanısı idrar tahlili ile oldukça kolay bir şekilde konulabilir. Bununla birlikte, hastalık nadirdir, bu nedenle semptomlar genellikle yanlış yorumlanır ve başlangıçta hastalık için bir muayene yapılmaz.