Цикл сечовини - як ми позбавляємося від азоту
Зображення: “Кампанія зі зручностями” Девіда Дж. Ліцензія: CC BY 2.0
азоту
Азот виробляється Розпад амінокислот, будівельні блоки білків. Надлишок азоту повинен бути зв’язаний та усунутий із сечею, оскільки він присутній у аміаку при фізіологічному рН як іон амонію (NH4 +) і, отже, має токсичну дію.
сечовина
Сечовина, з якої утворюється приблизно 30 г на добу, має хорошу розчинність у воді, що дозволяє транспортувати її через кров, і є найважливішим транспортером азоту з печінки до нирок разом з глутаміном.
Розташування циклу сечовини
Цикл сечовини проходить виключно в гепатоцитах печінки. На клітинному рівні беруть участь ферменти мітохондріального матриксу, транспортери мітохондріальної мембрани та ферменти в цитозолі. Сечовина виробляється гідролітичним розщепленням аргініну в цитозолі.
Названий цикл відповідає за регенерацію аргініну з орнітину і таким чином забезпечує виведення зайвого азоту.
Цикл
Крок 1
Спочатку карбамоїлфосфат утворюється в матриксі мітохондрій за допомогою карбамоїлфосфатсинтетази 1. У цій реакції 2 АТФ перетворюються на 2 АДФ + 1 Пі, щоб НСО3 - реагував з NH4 +. У продукті залишається залишок фосфату, який використовується на другій стадії для синтезу цитруліну.
Крок 2
Орнітин, який є в матриці мітохондрій, реагує з карбамоїлфосфатом, утворюючи цитрулін, при цьому фосфатний залишок карбамоїлфосфату відщеплюється. Ця реакція каталізується орнітинкарбамоїлтрансферазою.
Транспортувати в цитозоль
Подальші реакції циклу відбуваються в цитозолі гапатоцитів. З цією метою цитрулін транспортується через мітохондріальну мембрану за допомогою орнітин-цитрулінового транспортера (ORNT) в обмін на орнітин.
крок 3
Каталізуючись аргініносукцинат-синтетазою, цитрулін реагує з аспартатом, утворюючи аргініносукцинат, залежно від АТФ. Це створює АМФ, який можна регенерувати до АТФ зусиллям 2-х кіназних реакцій. Енергія АТФ необхідна для з'єднання аміногрупи амінокислоти аспартату з атомом вуглецю, який спочатку походить від карбамоїлфосфату.
Крок 4
Аргініносукцинатна ліаза розщеплює фумарат з аргініносукцинату, завдяки чому утворюється аргінін з характерною гуанідиновою групою.
Крок 5
Тепер сечовину можна виділити за допомогою гідролітичної реакції аргіназою, так що утворюється орнітин. Орнітин потрапляє в матрикс мітохондрій через ORNT в обмін на цитрулін, так що цикл може розпочатися спочатку з кроку 2.
На малюнку 1 показані реакції циклу сечовини та відсіків, що беруть участь, як підсумковий огляд:
Рисунок 1: Цикл карбаміду, джерело: Георг Леффлер, Петро Е. Петрідес, Пітер К. Генріх Біохімія та патобіохімія 8-е, повністю перероблене видання, Springer 2007, с. 446
Регенерація аспартату з фумарату
Фумарат, вироблений на етапі 4, може побічно регенеруватися до аспартату, що потрібно на етапі 3. По-перше, фумарат гідратується до малату за допомогою фумарат-гіратази. Малат зараз окислюється до оксалоацетату за допомогою малатдегідрогенази в залежності від NAD.
Ці дві реакції також мають місце в циклі лимонної кислоти. Різниця полягає в місці реакції. На відміну від циклу лимонної кислоти, який відбувається в матриксі мітохондрій, реакції регенерації аспартату каталізуються в цитозолі. Тепер оксалоацетат реагує на аспартат залежно від аспартат-амінотрансферази піридоксаль-фосфату (Vit-B6). Тут аміногрупа глутамату переноситься в оксалоацетат, так що крім аспартату утворюється альфа-кетоглутарат.
регулювання
Ферментом кардіостимулятора циклу сечовини є карбамоїлфосфатсинтетаза 1. Це буде алостерично активується підвищеним вмістом N-ацетилглутамату.
Ця молекула, з одного боку, є зображенням підвищеної концентрації глутамату і, отже, підвищеної присутності азоту, з іншого боку сигналом про те, що для циклу сечовини доступна достатня кількість енергії, оскільки для циклу лимонної кислоти достатньо ацетил-КоА.
Обидві умови необхідні для розумної регуляції циклу сечовини.
література
Це резюме базується на змісті відповідних підручників з біохімії для медичних працівників, які рекомендуються для поглибленого вивчення фактів.
- Rassow et al.: Подвійний ряд біохімії. Видання, Thieme-Verlag, Штутгарт 2012, ISBN 978-3-13-125353-8.
- Георг Леффлер, Петро Е. Петрідес, Пітер К. Генріх (ред.): Біохімія та патобіохімія., Повністю перероблене видання. Springer Medicine, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-32680-9