Oksidativna dekarboksilacija je sestavni del celičnega dihanja in se pojavlja v mitohondriji celice. Končni produkt oksidativne dekarboksilacije, acetil-coA, se nato nadalje predela v citratnem ciklu.
Kaj je oksidativna dekarboksilacija?
Oksidativna dekarboksilacija je sestavni del celičnega dihanja in se pojavlja v mitohondriji celice. mitohondriji so celični organeli, ki jih najdemo v skoraj vseh celicah z jedrom. Imenujemo jih tudi elektrarne v celici, ker proizvajajo molekulo ATP (adenozin trifosfat). ATP je najpomembnejši nosilec energije v človeškem telesu in se pridobiva z aerobnim dihanjem. Aerobno dihanje se imenuje tudi celično dihanje ali notranje dihanje. Celično dihanje je razdeljeno na štiri korake. Na začetku poteka glikoliza. Sledi oksidativna dekarboksilacija, nato citratni cikel in končno oksidacija (dihalna veriga). Oksidativna dekarboksilacija poteka v tako imenovani matrici mitohondrijev. V kratkem, piruvat, ki večinoma prihaja iz glikolize, se tu pretvori v acetil-CoA. Za ta namen, piruvat, kislinski anion piruvične kisline, se veže na tiamin pirofosfat (TPP). TE se oblikuje iz vitamin B1. Kasneje je karboksilna skupina piruvat je ločen kot ogljika dioksid (CO2). Ta postopek se imenuje dekarboksilacija. Pri tem nastane hidroksietil-TPP. Ta hidroksietil-TPP nato katalizira tako imenovana komponenta piruvat dehidrogenaze, podenota encimskega kompleksa piruvat dehidrogenaze. Po tem preostala acetilna skupina se s katalizo prek dihidrolipoil transacetilaze prenese v konencim A. Tako nastane acetil-CoA, ki je potreben v naslednjem citratnem ciklu. Multiencimski kompleks, ki ga sestavljajo encimi dekarboksilaza, oksidoreduktaza in dehidrogenaza so potrebne, da ta reakcija poteka nemoteno.
Funkcija in naloga
Oksidativna dekarboksilacija je nepogrešljiv sestavni del notranjega dihanja in tako, kot glikoliza, citratni cikel in končna oksidacija v dihalni verigi služi za proizvodnjo energije v celicah. Za to celice prevzamejo glukoze in jo razgradijo kot del glikolize. V desetih korakih dobimo dva piruvata iz enega glukoze molekula. To so predpogoj za oksidativno dekarboksilacijo. Čeprav ATP molekule že dobljeni med glikolizo in oksidativno dekarboksilacijo, so veliko manjši kot med citratnim ciklom, ki zdaj sledi. V bistvu v celicah med ciklom citrata poteka reakcija oksihidrogena. vodik in kisik medsebojno reagirajo in energija v obliki ATP nastane s sproščanjem ogljika dioksid in voda. Približno deset ATP molekule lahko sintetiziramo na krog citratnega cikla. Kot univerzalni nosilec energije je ATP bistvenega pomena za človeško življenje. Energijska molekula je predpogoj za vse reakcije v človeškem telesu. Živčni impulzi, mišični gibi, proizvodnja hormoni, vsi ti procesi zahtevajo ATP. Tako telo tvori približno 65 kg ATP na dan, da zadovolji svoje energetske potrebe. Načeloma je ATP mogoče dobiti tudi brez kisik in s tem brez oksidativne dekarboksilacije. Vendar je ta anaerobno-laktacidna presnova veliko manj produktivna kot aerobna presnova in vodi tudi v nastanek mlečna kislina. Med težkimi in dolgotrajnimi vajami to lahko vodi do hiperacidnost in preutrujenost prizadete mišice.
Bolezni in pritožbe
Bolezen, ki jo povzroča motnja v oksidativni dekarboksilaciji, je javorjev sirup bolezen. Tu motnja ni v razpadu glukoze ampak v razčlenitvi aminokisline levcin, izolevcin in valin. Bolezen je podedovana in se pogosto pokaže takoj po rojstvu. Prizadeti novorojenčki trpijo zaradi bruhanje, dihalne motnje do zastoja dihanja, letargija oz koma. Vriskajoči kriki, krči in pretirano močno kri sladkorja tipične so tudi ravni. Okvara v okvari aminokisline povzroči tako imenovano 2-keto-3-metilvalerično kislino. To daje značilnost urina in znoja otrok Vonj of javorjev sirup ki je pripomoglo k temu, da je bolezen dobila ime. Če bolezni ne zdravimo, hitro pripelje do smrti. Pri oksidativni dekarboksilaciji, kot je že navedeno, vitamin B1 (tiamin) igra pomembno vlogo. Brez tiamina dekarboksilacija piruvata v acetil-CoA ni mogoča. Hudo pomanjkanje B1 je vzrok za beriberi. To se je včasih dogajalo predvsem na plantažah ali v zaporih v vzhodni Aziji, kjer so se ljudje hranili predvsem z oluščenim in poliranim rižem, vitamin B1 najdemo le v lupini riževih zrn. Zaradi pomanjkanja tiamina in s tem povezanega zaviranja oksidativne dekarboksilacije bolezen beriberi povzroča predvsem motnje v tkivih, ki imajo velik energetski promet. Sem spadajo skeletne mišice, srčne mišice in živčni sistem. Bolezen se kaže kot apatija, paraliza živcev, povečanje srce, srčno popuščanje in edem. Druga motnja, pri kateri je oksidativna dekarboksilacija oslabljena, je glutaracidurija tipa I. To je precej redka dedna bolezen. Prizadeti posamezniki so sprva dlje časa brez simptomov. Prvi simptomi se nato pojavijo v času katabolične krize. Pojavijo se hude motnje gibanja. Prtljažnik je nestabilen. Spremljevalni povišana telesna temperatura lahko pojavijo. Zgodnji simptom glutaracidurije tipa I je makrocefalija, tj lobanja to je večje od povprečja. Ko se pojavijo prvi simptomi, bolezen hitro napreduje. Vendar imajo otroci zgodaj diagnosticirano obetavno prognozo in se običajno dobro razvijejo z zdravljenjem. Vendar pa je bolezen pogosto napačno diagnosticirana kot encefalitis, vnetje možganov. Diagnozo glutaracidurije tipa I lahko povsem enostavno postavimo analiza urina. Vendar je bolezen redka, zato se simptomi pogosto napačno interpretirajo in testiranje na bolezen na začetku ni opravljeno.