Dekarboksylacja to reakcja chemiczna, w której dochodzi do usunięcia grupy karboksylowej z kwasów karboksylowych. Skutkiem jej jest wydzielenie dwutlenku węgla. W organizmie wywoływana jest poprzez działanie odpowiednich enzymów.

Kiedy zachodzi dekarboksylacja?

Dekarboksylacja to mechanizm zachodzący w tkankach obwodowych. Krew dostarcza tlen do tkanek, które zużywają go w procesie oddychania komórkowego. Zwrotnie w wyniku procesu dekarboksylacji powstaje dwutlenek węgla, który dalej jest transportowany do płuc i wydalany do środowiska zewnętrznego. Jest to tzw. reakcja pomostowa, czyli oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu. Reakcja zachodzi w mitochondrium komórkowym, jest nieodwracalna. W jej przebiegu wydziela się energia i powstaje dwutlenek węgla. Wynikiem tego wieloenzymatycznego procesu jest powstanie cząsteczki acetylo-koenzymu A (acetylo-CoA), koniecznego do zajścia cyklu Krebsa, czyli dalszego po glikolizie etapu przemian glukozy. Po cyklu Krebsa produkty włączane są do łańcucha oddechowego.

Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu

Kwas pirogronowy, czyli pirogronian, powstaje w procesie glikolizy bądź deaminacji alaniny w komórkach. Może ulegać różnym przemianom w organizmie, jednak przede wszystkim jest przekształcany przez wieloenzymatyczny kompleks dehydrogenazy pirogronianowej do acetylo-CoA w procesie oksydacyjnej dekarboksylacji pirogronianu. W skład enzymów biorących udział w tym procesie wchodzą:

• dekarboksylaza pirogronianowa,
  
• transacetylaza dihydrolipoilowa,
  
• dehydrogenaza dihydrolipoilowa.
  

Koenzymami, czyli związkami uczestniczącymi w reakcjach, są pirofosforan tiaminy, lipinian i dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD), który jest odpowiedzialny za przenoszenie jonów wodorowych z liponianu na utleniony dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD+).

Początkowo pirogronian przyłącza się do pirofosforanu tiaminy. Na tym etapie dochodzi do reakcji dekarboksylacji, czyli odłączenia dwutlenku węgla. Powstały w wyniku tej reakcji aldehyd octowy zostaje połączony z pirofosforanem tiaminy i ulega utlenieniu, czyli odłączają się od niego pary wodorów. Dalej aldehyd octowy zostaje przeniesiony na lipinian, a w trzecim etapie na Acetylo-CoA. Ten ostatni zostaje włączony do cyklu Krebsa. W międzyczasie przy udziale dehydrogenazy dihydrolipoilowej dochodzi do przeniesienia atomów wodoru z liponianu na FAD. Powstały FADH2 przekazuje wodory dalej na NAD+, tworząc związek włączony dalej w łańcuch oddechowy.

Polecamy: Tachypnoe, oddech Kussmaula i oddech Biota – zaburzenia częstości i cyklu oddychania

Dekarboksylacja aminokwasów

Aminokwasy również ulegają dekarboksylacji z udziałem enzymu dekarboksylazy. Produktami reakcji są dwutlenek węgla oraz odpowiednia amina I-rzędowa. I tak kolejno z różnych aminokwasów powstają różne pochodne związki. Na przykład kwas glutaminowy ulega dekarboksylacji, tworząc kwas gamma-aminomasłowy (GABA). GABA jest organicznym związkiem chemicznym, pełniącym funkcję neuroprzekaźnika w układzie nerwowym. Innym przykładem reakcji jest dekarboksylacja lizyny. W jej wyniku powstaje kadaweryna, czyli związek będący produktem metabolizmu bakterii oraz procesu gnilnego białek. Określany jest potocznie jako trupi jad, ma silny, nieprzyjemny zapach rozkładających się zwłok i jest bardzo szkodliwy dla zdrowia. Inne procesy dekarboksylacji aminokwasów obejmują przemiany seryny w kolaminę, histydyny w histaminę czy argininy w agmatynę. W wyniku dekarboksylacji tryptofanu powstaje tryptamina, do której zalicza się np. serotoninę czy melatoninę, powszechnie występujące w ludzkim mózgu i mające zastosowanie w medycynie.

Warto wiedzieć: Resuscytacja krążeniowo-oddechowa - wytyczne, zasady wykonywania u dorosłych i u dzieci

Koniecznie zobacz, co robić w przypadku zaburzeń oddychania u dziecka. Jak wygląda pierwsza pomoc? Odpowiedź znajdziesz na filmie: