Descarboxilação

UMA Descarboxilação geralmente representa a separação do dióxido de carbono de um ácido orgânico.No caso dos ácidos carboxílicos, a separação ocorre muito bem por aquecimento e reações enzimáticas. A descarboxilação oxidativa desempenha um papel particularmente importante, que leva à acetil-CoA no organismo quando o piruvato é quebrado e a succinil-CoA quando o α-cetoglutarato é quebrado.

O que é descarboxilação?

A descarboxilação desempenha um papel importante no metabolismo. O termo descarboxilação descreve a separação do dióxido de carbono das moléculas orgânicas. Já existe um chamado grupo carboxila dentro da molécula, que pode ser separado pela ação do calor ou por reações enzimáticas.

O grupo carboxila contém um átomo de carbono que está conectado a um átomo de oxigênio por uma ligação dupla e a um grupo hidroxila por uma ligação simples.Depois que o dióxido de carbono foi separado, o grupo carboxila é substituído pelo átomo de hidrogênio do grupo hidroxila. Por exemplo, os ácidos carboxílicos são convertidos em hidrocarbonetos.

Quando carboidratos, gorduras e proteínas são quebrados, o equilíbrio geral do metabolismo catabólico cria dióxido de carbono, água e energia. A energia liberada é temporariamente armazenada na forma de ATP e reutilizada para trabalhos biológicos, geração de calor ou para a construção de substâncias do próprio corpo. As descarboxilações de piruvato e α-cetoglutarato são de enorme importância no contexto do metabolismo.

Função e tarefa

A descarboxilação ocorre constantemente no organismo humano. Um substrato importante é o piruvato, que é descarboxilado com a ajuda de pirofosfato de tiamina (TPP). Isso cria hidroxietil TPP (pirofosfato de hidroxietil tiamina) e dióxido de carbono. A enzima responsável por essa reação é o componente piruvato desidrogenase (E1).

O pirofosfato de tiamina é um derivado da vitamina B1. O complexo hidroxietil TPP resultante reage com a amida do ácido lipóico para formar acetil di-hidroliponamida. O pirofosfato de tiamina (TPP) é reformado no processo. O componente piruvato desidrogenase também é responsável por essa reação.

Em uma etapa posterior, a acetil di-hidroliponamida reage com a coenzima A para formar acetil CoA. A enzima diidrolipoil transacetilase (E2) é responsável por esta reação. Acetil-CoA representa o chamado ácido acético ativado. Este composto flui para o ciclo do ácido cítrico como substrato e representa um metabólito importante para o metabolismo anabólico e catabólico. O ácido acético ativado pode ser decomposto em dióxido de carbono e água ou em substratos biológicos importantes implementado.

Um metabólito que já vem do ciclo do ácido cítrico é o α-cetoglutarato. O Α-cetoglutarato também é convertido por meio de reações semelhantes com a eliminação do dióxido de carbono. O produto final succinil-CoA é criado. Succinil-CoA é um produto intermediário em muitos processos metabólicos. Ele continuará a ser implementado como parte do ciclo do ácido cítrico. Muitos aminoácidos só entram no ciclo do ácido cítrico por meio do estágio intermediário de succinil-CoA. Desta forma, os aminoácidos valina, metionina, treonina ou isoleucina são integrados nos processos metabólicos gerais.

No geral, as reações de descarboxilação do piruvato e do α-cetoglutarato estão localizadas na interface entre os processos metabólicos anabólicos e catabólicos. Eles são de importância central para o metabolismo. Ao mesmo tempo, a formação de dióxido de carbono por meio da descarboxilação está incluída no balanço geral de dióxido de carbono.

A importância da descarboxilação oxidativa reside no fato de que os metabólitos resultam do metabolismo, que podem ser usados ​​para gerar energia para o organismo, bem como para construir as próprias substâncias do corpo. A descarboxilação também desempenha um papel importante na conversão do glutamato em ácido γ-aminobutírico (GABA). Essa reação, catalisada com a ajuda da glutamato descarboxilase, é a única forma de biossintetizar o GABA. O GABA é o neurotransmissor inibidor mais importante do sistema nervoso central. Ele também desempenha um papel fundamental na inibição do hormônio pancreático glucagon.

Doenças e enfermidades

Os distúrbios de descarboxilação oxidativa podem ser desencadeados por uma deficiência de vitamina B1. Como já mencionado, a vitamina B1 ou seu derivado pirofosfato de tiamina (TPP) desempenha um papel decisivo na descarboxilação oxidativa. Portanto, a falta de vitamina B1 leva a distúrbios do metabolismo energético e dos edifícios. Isso resulta em comprometimento do metabolismo dos carboidratos e do sistema nervoso. Uma polineuropatia pode se desenvolver. Além disso, ocorrem sintomas de fadiga, irritabilidade, depressão, distúrbios visuais, falta de concentração, perda de apetite e até atrofia muscular. Distúrbios de memória, dores de cabeça frequentes e anemia também são observados.

O sistema imunológico também é enfraquecido pela produção de energia prejudicada. A fraqueza muscular afeta principalmente os músculos da panturrilha. Também podem ocorrer insuficiência cardíaca, falta de ar ou edema. Em sua forma extrema, a deficiência de vitamina B1 é conhecida como beribéri. O beribéri ocorre principalmente em regiões onde a dieta é muito pobre em vitamina B1. Isso se aplica, sobretudo, aos grupos populacionais que se especializaram em nutrição com produtos de soja e arroz descascado.

Outra doença que pode ser atribuída a um distúrbio da descarboxilação é a chamada paralisia cerebral tetraplégica espástica do tipo 1. Para essa doença, na qual há paralisia cerebral infantil, o gatilho é um defeito genético. Uma mutação no gene GAD1 leva a uma deficiência na enzima glutamato descarboxilase. A descarboxilase do glutamato é responsável pela conversão do glutamato em ácido γ-aminobutírico (GABA) pela separação do dióxido de carbono. Como mencionado anteriormente, o GABA é o principal neurotransmissor inibitório do sistema nervoso central. Se muito pouco GABA for formado, o dano cerebral ocorre em um estágio inicial. No caso da paralisia cerebral infantil, isso leva à paralisia espástica, ataxia e atetose. A paralisia espástica resulta do tônus ​​muscular permanentemente aumentado, o que resulta em uma postura rígida. Ao mesmo tempo, a coordenação dos movimentos é perturbada em muitos dos afetados, o que também é conhecido como ataxia. Além disso, no contexto da atetose, podem ocorrer movimentos involuntários de extensão e bizarros, pois há uma mudança constante entre hipotensão e hipertensão dos músculos.