نزع الكربوكسيل: الوظيفة والدور والأمراض

يمثل نزع الكربوكسيل عمومًا انقسام كربون ثاني أكسيد من حمض عضوي. في حالة ما اذا الأحماض الكربوكسيلية، يتم نزع الكربوكسيل بشكل جيد جدًا عن طريق التسخين والتفاعلات الأنزيمية. يلعب نزع الكربوكسيل المؤكسد دورًا مهمًا بشكل خاص ، مما يؤدي في الكائن الحي إلى acetyl-CoA في تدهور البيروفات و succinyl-CoA في تحلل α-ketoglutarate.

ما هو نزع الكربوكسيل؟

يمثل نزع الكربوكسيل عمومًا انقسام كربون ثاني أكسيد من حمض عضوي. يلعب نزع الكربوكسيل دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي. يصف مصطلح نزع الكربوكسيل الانقسام كربون ثاني أكسيد من عضوي الجزيئات. في هذه العملية ، توجد بالفعل ما يسمى بمجموعة الكربوكسيل داخل الجزيء ، والتي يمكن فصلها بفعل الحرارة أو التفاعلات الأنزيمية. تحتوي مجموعة الكربوكسيل على ذرة كربون متصلة بـ أكسجين ذرة برابطة مزدوجة ومجموعة هيدروكسيل برابطة واحدة. ال الهدرجة تحل ذرة مجموعة الهيدروكسيل محل مجموعة الكربوكسيل بعد ذلك ثاني أكسيد الكربون انقسام. على سبيل المثال، الأحماض الكربوكسيلية يتم تحويلها إلى هيدروكربونات. متي الكربوهيدراتوالدهون و البروتينات مفككة ، ثاني أكسيد الكربون, ماء ويتم إنتاج الطاقة بشكل عام تحقيق التوازن من التمثيل الغذائي التقويضي. يتم تخزين الطاقة المنبعثة مؤقتًا في شكل ATP وإعادة استخدامها للعمل البيولوجي أو توليد الحرارة أو لبناء مواد الجسم الخاصة. في سياق التمثيل الغذائي ، فإن نزع الكربوكسيل من البيروفات و α-ketoglutarate لهما أهمية كبيرة.

الوظيفة والدور

تحدث عمليات نزع الكربوكسيل باستمرار في الكائن البشري. ركيزة واحدة مهمة البيروفات، وهو منزوع الكربوكسيل بمساعدة بيروفوسفات الثيامين (TPP). هيدروكسي إيثيل TPP (هيدروكسي إيثيل ثيامين بيروفوسفات) و ثاني أكسيد الكربون تتشكل. الإنزيم المسؤول عن هذا التفاعل هو مكون نازعة هيدروجين البيروفات (E1). بيروفوسفات الثيامين مشتق من فيتامين ب 1. يتفاعل مركب هيدروكسي إيثيل- TPP الناتج مع حمض ليبويك الأميد لتشكيل أسيتيل ديهيدروليبوناميد. يتم تكوين بيروفوسفات الثيامين (TPP) مرة أخرى في هذه العملية. إن مكون نازعة هيدروجين البيروفات مسؤول أيضًا عن هذا التفاعل. في خطوة أخرى ، يتفاعل أسيتيل ثنائي هيدروليبوناميد مع الإنزيم المساعد أ لتكوين أسيتيل- CoA. إن إنزيم ثنائي هيدروليبويل تران أسيتيلاز (E2) مسؤول عن هذا التفاعل. يمثل Acetyl-CoA ما يسمى المنشط حمض الاسيتيك. يدخل هذا المركب في دورة السترات كركيزة ويمثل مستقلبًا مهمًا لكل من التمثيل الغذائي الابتنائي والتقويضي. المنشط حمض الاسيتيك وبالتالي يمكن أن يتحلل إلى ثاني أكسيد الكربون و ماء أو تحويلها إلى ركائز بيولوجية مهمة. أحد المستقلبات المشتقة بالفعل من دورة السترات هو α-ketoglutarate. يتم أيضًا تحويل α-Ketoglutarate عن طريق تحويلات مماثلة مع إزالة من ثاني أكسيد الكربون. ينتج هذا المنتج النهائي succinyl-CoA. Succinyl-CoA هو منتج وسيط للعديد من عمليات التمثيل الغذائي. يتم تحويله أيضًا كجزء من دورة السترات. عديدة الأحماض الأمينية فقط أدخل دورة السترات عبر المرحلة المتوسطة succinyl-CoA. بهذه الطريقة ، فإن ملف الأحماض الأمينية فالين الميثيونينأو ثريونين أو إيزولوسين في عمليات التمثيل الغذائي العامة. بشكل عام ، توجد تفاعلات نزع الكربوكسيل من البيروفات و α-ketoglutarate في واجهة عمليات التمثيل الغذائي الاستقلابي. لديهم أهمية مركزية لعملية التمثيل الغذائي. في الوقت نفسه ، يدخل تكوين ثاني أكسيد الكربون عن طريق نزع الكربوكسيل في ثاني أكسيد الكربون العام تحقيق التوازن. تكمن أهمية نزع الكربوكسيل المؤكسد في حقيقة أن مستقلبات التمثيل الغذائي تتشكل نتيجة لذلك ، والتي يمكن أن تعمل على حد سواء لإنتاج الطاقة للكائن الحي وتراكم المواد الذاتية. يلعب نزع الكربوكسيل أيضًا دورًا مهمًا في تحويل الغلوتامات إلى حمض γ-aminobutyric (GABA). يتم تحفيز هذا التفاعل بمساعدة الغلوتامات ديكاربوكسيلاز ، هو المسار الوحيد للتخليق الحيوي لـ GABA. GABA هو أهم مثبط ناقل عصبي في الوسط الجهاز العصبي. علاوة على ذلك ، يلعب أيضًا دورًا مهمًا في تثبيط هرمون البنكرياس الجلوكاجون.

الأمراض والاضطرابات

يمكن أن تحدث اضطرابات نزع الكربوكسيل التأكسدي بسبب نقص فيتامين ب 1. كما ذكر أعلاه، فيتامين يلعب B1 أو مشتقه من بيروفوسفات الثيامين (TPP) دورًا حاسمًا في نزع الكربوكسيل التأكسدي ، لذلك يؤدي نقص فيتامين B1 إلى اضطرابات في الطاقة وبناء التمثيل الغذائي. ضعف التمثيل الغذائي للكربوهيدرات و الجهاز العصبي نتيجة. اعتلال الأعصاب قد تتطور. بالإضافة إلى أعراض إعياء، التهيج، الاكتئاب المزمن.، اضطرابات بصرية ، فقيرة من التركيز, فقدان الشهية وحتى ضمور العضلات يحدث. علاوة على ذلك، ذاكرة اضطرابات متكررة الصداع و الأنيميا لوحظ. بسبب ضعف إنتاج الطاقة ، فإن الجهاز المناعي يضعف أيضا. يؤثر ضعف العضلات بشكل رئيسي على عضلات الربلة. قلب كما يحدث ضعف وضيق في التنفس أو وذمة. يُعرف نقص فيتامين ب 1 في شكله المتطرف باسم البري بري. يحدث البري بري بشكل خاص في المناطق التي يوجد فيها الحمية غذائية فقير جدا في فيتامين ب 1. هذا يؤثر بشكل رئيسي على السكان الذين يعانون من أ الحمية غذائية مرتكز على فول الصويا المنتجات والأرز المقشر. هناك مرض آخر ناتج عن اضطراب نزع الكربوكسيل ، وهو ما يسمى بالشلل الدماغي الرباعي التشنجي من النوع الأول. الشلل الدماغي الطفولي الزناد هو عيب وراثي. وبالتالي ، طفرة في GAD1 جينة يؤدي الى نقص الانزيم الغلوتامات ديكاربوكسيلاز. يعتبر الغلوتامات ديكاربوكسيلاز مسؤولاً عن تحويل الغلوتامات إلى حمض بيتا أمينوبوتيريك (GABA) مع انقسام ثاني أكسيد الكربون. كما ذكر أعلاه ، فإن GABA هو المثبط الرئيسي ناقل عصبي من المركزية الجهاز العصبي. إذا تم إنتاج القليل جدًا من GABA ، الدماغ يحدث الضرر في مرحلة مبكرة. في حالة ما اذا الشلل الدماغي الطفوليوهذا يؤدي إلى الشلل التشنجي والرنح والكنع. يحدث الشلل التشنجي بسبب زيادة توتر العضلات بشكل دائم ، مما يؤدي إلى وضعية صلبة. في نفس الوقت ، فإن تنسيق من الحركات مضطربة في العديد من الأشخاص المصابين ، والتي يشار إليها أيضًا باسم ترنح. بالإضافة إلى ذلك ، قد يحدث التمدد اللاإرادي والحركات الغريبة في سياق كنع بسبب التناوب المستمر بين نقص ضغط العضلات وفرط ضغطها.