Carboxylierung, die Übertragung von Kohlendioxid, häufig in aktivierter Form. Von besonderer Bedeutung ist die Carboxylierung von Pyruvat zu Dicarbonsäuren (Tab.). Sie wurde zuerst von Wood und Werkman als Bilanzreaktion (C₃ + C₁ = C₄) gefunden. Die Carboxylierung des Pyruvats dient der Auffüllung des Oxalacetatspiegels (anaplerotische CO₂-Fixierung). Oxalacetat wird für verschiedene synthetische Reaktionen benötigt (Tricarbonsäure-Zyklus). Die C. des Pyruvats verläuft nach zwei Prinzipien:
1) direkte Anlagerung von "aktiviertem CO₂" (Wood-Werkman-Reaktion), 2) reduzierende Carboxylierung mittels Malatenzymen (Ochoa). Die letztgenannten Enzyme reduzieren Pyruvat mit Hilfe von NADPH + H⁺ und fixieren CO₂ in einem Schritt. Produkt dieser reduzierenden Carboxylierung ist Malat, das nachfolgend Oxalacetat liefern kann.
Die C. hat überragende Bedeutung bei der photosynthetischen CO₂-Fixierung (Calvin-Zyklus) und im Fettsäure- und Purinstoffwechsel (Abb.). Die C. von 5-Aminoimidazolribotid zu 5-Aminoimidazolcarboxamidribotid verläuft ohne vorherige Aktivierung des CO₂.

Carboxylierung. Abb. Metabolische Carboxylierungen.

Carboxylierung. Tab. Carboxylierungsreaktionen zur Synthese von Oxalacetat bzw. Malat.

Name des Enzyms Reaktion
PEP*-Carboxylase (EC 4.1.1.31)	PEP + CO2 → Oxalacetat + Pi
Pyruvat-Carboxylase (EC 6.4.1.1)	Pyruvat + CO2 + ATP + H2O → Oxalacetat + ADP + Pi
Malat-Dehydrogenase (decarboxylierend, NADP; malic enzyme; EC 1.1.1.39)	Pyruvat + CO2 + NAD(P)H + H+ Malat + NAD(P)+