oksidatīvā dekarboksilēšana ir šūnas elpošanas sastāvdaļa un notiek šūnas mitohondrijos. Pēc tam oksidatīvās dekarboksilēšanas galaproduktu, acetil-koA, citronskābes ciklā apstrādā tālāk.
Kas ir oksidatīvā dekarboksilēšana?
Mitohondriji ir šūnu organellas, kas atrodamas gandrīz visās šūnās ar kodolu. Tos sauc arī par šūnas spēkstacijām, jo tie veido molekulu ATP (adenozīna trifosfāts). ATP ir vissvarīgākais enerģijas nesējs cilvēka ķermenī un tiek iegūts ar aerobo elpošanu. Aerobo elpošanu sauc arī par šūnu elpošanu vai iekšējo elpošanu.
Šūnu elpošana ir sadalīta četros posmos. Sākumā notiek glikolīze. Tam seko oksidējošā dekarboksilēšana, pēc tam citronskābes cikls un visbeidzot galīgā oksidācija (elpošanas ķēde).
Oksidējošā dekarboksilācija notiek tā sauktajā mitohondriju matricā. Īsāk sakot, piruvāts, kas galvenokārt rodas no glikolīzes, šeit tiek pārveidots par acetil-CoA. Šim nolūkam piruvāts, pirūtskābes skābais anjons, pievienojas tiamīna pirofosfātam (TPP). TPP veidojas no B1 vitamīna. Pēc tam piruvata karboksilgrupu sadala kā oglekļa dioksīdu (CO2). Šis process ir pazīstams kā dekarboksilēšana. Tas rada hidroksietil-TPP.
Šis hidroksietil-TPP pēc tam tiek katalizēts ar tā saukto piruvāta dehidrogenāzes komponentu, kas ir piruvāta dehidrogenāzes enzīmu kompleksa apakšvienība. Atlikušo acetilgrupu pārnes uz konenzīmu A, veicot katalīzi ar dihidrolipoil-transcetilāzi. Tādējādi tiek izveidots acetil-CoA, kas nepieciešams nākamajā citronskābes ciklā. Lai šī reakcija noritētu bez traucējumiem, nepieciešams vairāku enzīmu komplekss, kas sastāv no enzīmiem dekarboksilāzes, oksidoreduktāzes un dehidrogenāzes.
Funkcija un uzdevums
Oksidatīvā dekarboksilēšana ir neaizstājama iekšējās elpošanas sastāvdaļa, un tāpat kā glikolīze, citronskābes cikls un beigu oksidācija elpošanas ķēdē kalpo enerģijas ģenerēšanai šūnās. Lai to izdarītu, šūnas uzņem glikozi un sadala to kā daļu no glikolīzes. Desmit soļos no vienas glikozes molekulas iegūst divus piruvatus. Tie ir priekšnoteikums oksidatīvai dekarboksilēšanai.
Tā ir taisnība, ka ATP molekulas tiek iegūtas jau glikolīzes un oksidatīvās dekarboksilācijas laikā, bet ievērojami mazāk nekā nākamajā citronskābes ciklā. Pamatā skābju ūdeņraža reakcija notiek šūnās citronskābes cikla laikā. Ūdeņradis un skābeklis reaģē viens ar otru un, izdaloties oglekļa dioksīdam un ūdenim, enerģija tiek iegūta ATP formā. Katrā citronskābes cikla kārtā var sintezēt apmēram desmit ATP molekulas.
Kā universāls enerģijas nesējs ATP ir būtisks cilvēka dzīvē. Enerģijas molekula ir visu cilvēka ķermeņa reakciju priekšnoteikums. Nervu impulsiem, muskuļu kustībām, hormonu ražošanai, visiem šiem procesiem ir nepieciešams ATP. Ķermenis ražo apmēram 65 kg ATP dienā, lai izpildītu savas enerģijas vajadzības.
Principā ATP var iegūt arī bez skābekļa un tādējādi bez oksidatīvas dekarboksilēšanas. Šis anaerobās pienskābes metabolisms tomēr ir daudz mazāk produktīvs nekā aerobo metabolisms, kā arī noved pie pienskābes veidošanās. Spēcīgas un ilgstošas slodzes gadījumā tas var izraisīt pārmērīgu paskābināšanos un skartā muskuļa pārlieku lielo stāvokli.
Slimības un kaites
Viena slimība, ko izraisa traucējumi oksidatīvā dekarboksilācijā, ir kļavu sīrupa slimība. Šeit problēma nav saistīta ar glikozes sadalīšanos, bet ar aminoskābju leicīna, izoleicīna un valīna sadalīšanos. Slimība ir iedzimta un bieži izpaužas tūlīt pēc piedzimšanas. Skartos jaundzimušos cieš no vemšanas, elpošanas traucējumiem līdz pat elpošanas apstāšanās, letarģijai vai komai. Tipiski ir arī spēcīgs kliedziens, krampji un pārmērīgi augsts cukura līmenis asinīs. Tā saukto 2-keto-3-metilvalerīnskābi veido nepareizs aminoskābju sadalījums. Tas bērnu urīnam un sviedriem piešķir raksturīgo kļavu sīrupa smaržu, kas šai slimībai deva savu nosaukumu. Ja neārstē, slimība ātri noved pie nāves.
Kā jau norādīts, B1 vitamīnam (tiamīnam) ir liela nozīme oksidatīvā dekarboksilācijā. Bez tiamīna piruvāta dekarboksilēšana ar acetil-CoA veidošanos nav iespējama. Spēcīgs B1 deficīts ir beri-beri slimības cēlonis. Agrāk tas galvenokārt notika plantācijās vai cietumos Austrumāzijā, kur cilvēki galvenokārt ēda mizotus un pulētus rīsus, jo B1 vitamīns ir atrodams tikai rīsu graudu miziņās.
Tiamīna trūkuma un ar to saistītās oksidatīvās dekarboksilācijas kavēšanas dēļ beriberi slimība galvenokārt izraisa traucējumus audos, kuriem ir liels enerģijas aprites līmenis. Tie ietver skeleta muskuļus, sirds muskuli un nervu sistēmu.Slimība izpaužas kā apātija, nervu paralīze, palielināta sirds, sirds mazspēja un tūska.
Vēl viena slimība, kurā tiek traucēta oksidatīvā dekarboksilācija, ir I tipa glutārskābe - šī ir diezgan reta iedzimta slimība. Skartās personas sākotnēji ilgstoši nav simptomu. Pēc tam pirmie simptomi parādās kataboliskās krīzes apstākļos. Pastāv smagi kustību traucējumi. Stumbrs ir nestabils. Vienlaicīgi var rasties drudzis.
I tipa glutārskābes agrīnais simptoms ir makrocefālija, t.i., galvaskauss, kas ir lielāks par vidējo. Tiklīdz parādās pirmie simptomi, slimība strauji progresē. Tomēr bērniem, kuriem diagnosticēta agri, ir daudzsološa prognoze, un viņi parasti labi ārstējas. Tomēr slimība bieži tiek nepareizi interpretēta kā encefalīts, t.i., smadzeņu iekaisums.
I tipa glutārskābjurūrijas diagnozi var diezgan viegli noteikt, izmantojot urīna analīzi. Tomēr slimība ir reti sastopama, tāpēc simptomus bieži vien nepareizi interpretē, un sākotnēji slimības pārbaude netiek veikta.
