نزع الكربوكسيل المؤكسد

ال نزع الكربوكسيل المؤكسد هو جزء من تنفس الخلية ويحدث في الميتوكوندريا في الخلية. يتم بعد ذلك معالجة المنتج النهائي لنزع الكربوكسيل المؤكسد ، أسيتيل coA ، في دورة حمض الستريك.

ما هو نزع الكربوكسيل المؤكسد؟

الميتوكوندريا هي عضيات خلوية توجد في جميع الخلايا التي تحتوي على نواة تقريبًا. تُعرف أيضًا باسم محطات توليد الطاقة للخلية لأنها تشكل جزيء ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات). يعتبر ATP أهم ناقل للطاقة في جسم الإنسان ويتم الحصول عليه من خلال التنفس الهوائي. يشار إلى التنفس الهوائي أيضًا باسم تنفس الخلية أو التنفس الداخلي.

ينقسم تنفس الخلية إلى أربع خطوات. يحدث تحلل السكر في البداية. يتبع ذلك نزع الكربوكسيل المؤكسد ، ثم دورة حمض الستريك وأخيرًا الأكسدة النهائية (السلسلة التنفسية).

يحدث نزع الكربوكسيل المؤكسد في ما يسمى مصفوفة الميتوكوندريا. باختصار ، يتم تحويل البيروفات ، الذي يأتي في الغالب من تحلل السكر ، إلى أسيتيل CoA هنا. لهذا ، فإن البيروفات ، أنيون حمض البيروفيك ، يرتبط ببيروفوسفات الثيامين (TPP). يتكون TPP من فيتامين B1. ثم يتم تقسيم مجموعة الكربوكسيل من البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون (CO2). تُعرف هذه العملية باسم نزع الكربوكسيل. هذا يخلق هيدروكسي إيثيل TPP.

يتم بعد ذلك تحفيز هيدروكسي إيثيل TPP بواسطة مكون نازعة هيدروجين البيروفات ، وهو وحدة فرعية من مركب إنزيم نازعة هيدروجين البيروفات. يتم نقل مجموعة الأسيتيل المتبقية إلى أنزيم أ عن طريق التحفيز بواسطة ثنائي هيدروليبويل ترانس أسيتيلاز. يؤدي هذا إلى تكوين أسيتيل CoA ، وهو أمر مطلوب في دورة حمض الستريك التالية. مطلوب معقد متعدد الإنزيمات يتكون من إنزيمات ديكاربوكسيلاز وأكسيدوروكتاز ونزع هيدروجيناز لكي يستمر هذا التفاعل دون تدخل.

الوظيفة والمهمة

نزع الكربوكسيل التأكسدي هو جزء لا غنى عنه من التنفس الداخلي ، ومثل التحلل السكري ، تعمل دورة حمض الستريك والأكسدة النهائية في السلسلة التنفسية على توليد الطاقة في الخلايا. للقيام بذلك ، تمتص الخلايا الجلوكوز وتكسرها كجزء من تحلل السكر. يتم الحصول على اثنين من البيروفات من جزيء جلوكوز واحد في عشر خطوات. هذه هي المتطلبات الأساسية لنزع الكربوكسيل المؤكسد.

صحيح أن جزيئات ATP يتم الحصول عليها أيضًا أثناء تحلل السكر ونزع الكربوكسيل المؤكسد ، ولكن أقل بكثير من دورة حمض الستريك التالية. في الأساس ، يحدث تفاعل أوكسي هيدروجين في الخلايا أثناء دورة حمض الستريك. يتفاعل الهيدروجين والأكسجين مع بعضهما البعض ، ومع إطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء ، يتم توليد الطاقة على شكل ATP. يمكن تصنيع حوالي عشرة جزيئات ATP في كل جولة من دورة حمض الستريك.

كحامل عالمي للطاقة ، ATP ضروري لحياة الإنسان. جزيء الطاقة هو الشرط الأساسي لجميع ردود الفعل في جسم الإنسان. النبضات العصبية ، حركات العضلات ، إنتاج الهرمونات ، كل هذه العمليات تتطلب ATP. ينتج الجسم حوالي 65 كجم من ATP يوميًا لتلبية احتياجاته من الطاقة.

من حيث المبدأ ، يمكن أيضًا الحصول على ATP بدون أكسجين وبالتالي بدون نزع الكربوكسيل المؤكسد. ومع ذلك ، فإن استقلاب اللاكتات اللاهوائي هذا أقل إنتاجية بشكل ملحوظ من التمثيل الغذائي الهوائي ويؤدي أيضًا إلى تكوين حمض اللاكتيك. في حالة المجهود القوي والمطول ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحمض مفرط وإرهاق مفرط في العضلات المصابة.

الامراض والاعتلالات

أحد الأمراض التي يسببها اضطراب في نزع الكربوكسيل المؤكسد هو مرض شراب القيقب. هنا لا تكمن المشكلة في انهيار الجلوكوز ، ولكن في تحلل الأحماض الأمينية ليسين ، إيزولوسين وفالين. المرض وراثي وغالبًا ما يظهر بعد الولادة مباشرة. يعاني الأطفال حديثو الولادة المصابون من القيء واضطرابات التنفس حتى توقف التنفس والخمول أو الغيبوبة. الصراخ عالي النبرة والتشنجات وارتفاع مستويات السكر في الدم هي أيضًا نموذجية. يتكون ما يسمى بحمض 2-keto-3-methylvaleric عن طريق الانهيار غير الصحيح للأحماض الأمينية. وهذا يعطي لبول وعرق الأطفال رائحة مميزة لشراب القيقب الذي أطلق على المرض اسمه. إذا ترك المرض دون علاج ، فإنه يؤدي إلى الموت بسرعة.

كما هو موضح سابقًا ، يلعب فيتامين ب 1 (الثيامين) دورًا مهمًا في نزع الكربوكسيل المؤكسد. بدون الثيامين ، لا يمكن نزع الكربوكسيل من البيروفات مع تكوين أسيتيل CoA. النقص الحاد في فيتامين ب 1 هو سبب الإصابة بمرض البري بري. في الماضي ، كان هذا يحدث بشكل أساسي في المزارع أو في السجون في شرق آسيا ، حيث كان الناس يأكلون الأرز المقشر والمُصقول ، لأن فيتامين ب 1 يوجد فقط في قشور حبوب الأرز.

بسبب نقص الثيامين وما يرتبط به من تثبيط نزع الكربوكسيل المؤكسد ، يؤدي مرض البري بري بشكل أساسي إلى اضطرابات في الأنسجة التي لديها معدل دوران مرتفع للطاقة. وتشمل عضلات الهيكل العظمي وعضلة القلب والجهاز العصبي.يتجلى المرض في شكل اللامبالاة وشلل الأعصاب وتضخم القلب وفشل القلب والوذمة.

المرض الآخر الذي يتم فيه اضطراب نزع الكربوكسيل التأكسدي هو النوع الأول من حامض الجلوتاريك ، وهو مرض وراثي نادر إلى حد ما. المرضى المصابون في البداية بدون أعراض لفترة طويلة. تظهر الأعراض الأولى بعد ذلك في سياق أزمة تقويضية. هناك اضطرابات حركية شديدة. الجذع غير مستقر. يمكن أن تحدث الحمى أيضًا.

الأعراض المبكرة من النوع الأول من حامض الجلوتاريك هو كبر الرأس ، أي أكبر من الجمجمة المتوسطة. بمجرد ظهور الأعراض الأولى ، يتطور المرض بسرعة. ومع ذلك ، فإن الأطفال الذين يتم تشخيصهم في وقت مبكر لديهم توقعات مرضية واعدة وعادة ما يكون العلاج جيدًا. ومع ذلك ، غالبًا ما يُساء تفسير المرض على أنه التهاب الدماغ ، أي التهاب الدماغ.

يمكن تشخيص نوع حامض الجلوتاريك من النوع الأول بسهولة تامة باستخدام تحليل البول. ومع ذلك ، فإن المرض نادر ، لذلك غالبًا ما يتم تفسير الأعراض بشكل خاطئ ولا يتم إجراء فحص للمرض في البداية.