Cyklus močoviny - ako sa zbavíme dusíka
Obrázok: „Kampaň s vybavením“ od Davida J. Licencia: CC BY 2.0
dusík
Dusík produkuje Štiepenie aminokyselín, stavebné prvky bielkovín. Prebytočný dusík musí byť viazaný a vylúčený v moči, pretože je vo fyziologickom pH prítomný v amoniaku ako amónny ión (NH4 +), a preto je toxický.
močovina
Močovina, z ktorej sa vytvorí asi 30 g denne, má dobrú rozpustnosť vo vode, čo umožňuje jej transport krvou, a je najdôležitejším transportérom dusíka z pečene do obličiek spolu s glutamínom.
Umiestnenie močovinového cyklu
Cyklus močoviny prebieha výhradne v hepatocytoch pečene. Na bunkovej úrovni sú zapojené enzýmy mitochondriálnej matrix, transportéry mitochondriálnej membrány a enzýmy v cytosole. Močovina sa vyrába hydrolytickým štiepením arginínu v cytosole.
Pomenovaný cyklus je zodpovedný za regeneráciu arginínu z ornitínu a zaisťuje tak elimináciu nadbytočného dusíka.
Cyklus
Krok 1
Najskôr sa karbamoylfosfát vytvára v mitochondriálnej matrici karbamoylfosfát syntetázou 1. V tejto reakcii sa 2 ATP prevedú na 2 ADP + 1 Pi, takže HCO3 - môže reagovať s NH4 +. Fosfátový zvyšok zostáva v produkte a použije sa v druhom kroku na syntézu citrulínu.
Krok 2
Ornitín, ktorý je dostupný v mitochondriálnej matrici, reaguje s karbamoylfosfátom za vzniku citrulínu, pričom sa fosfátový zvyšok karbamoylfosfátu odštiepi. Táto reakcia je katalyzovaná ornitínkarbamoyltransferázou.
Transport do cytosolu
Ďalšie reakcie cyklu prebiehajú v cytosóle hapatocytov. Na tento účel sa citrulín transportuje cez mitochondriálnu membránu pomocou transportéra ornitínu a citrulínu (ORNT) výmenou za ornitín.
krok 3
Katalyzovaný argininosukcinát syntetázou, citrulín reaguje s aspartátom za vzniku argininosukcinátu, v závislosti od ATP. Tak sa vytvorí AMP, ktorý sa dá regenerovať na ATP s úsilím 2 kinázových reakcií. Energia ATP je nevyhnutná na spojenie aminoskupiny aspartátu aminokyseliny s atómom uhlíka, ktorý pôvodne pochádza z karbamoylfosfátu.
Krok 4
Argininosukcinát lyáza štiepi fumarát z argininosukcinátu, takže vzniká arginín s charakteristickou guanidínovou skupinou.
Krok 5
Teraz sa močovina môže odštiepiť pomocou hydrolytickej reakcie arginázy, takže sa vytvorí ornitín. Ornitín vstupuje do mitochondriálnej matice cez ORNT výmenou za citrulín, takže cyklus môže začať odznova krokom 2.
Obrázok 1 zobrazuje reakcie cyklu močoviny a zúčastnených kompartmentov ako súhrnný prehľad:
Obrázok 1: Cyklus močoviny, zdroj: Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich Biochemistry and Pathobiochemistry 8., úplne prepracované vydanie, Springer 2007, s. 446
Regenerácia aspartátu z fumarátu
Fumarát vyrobený v kroku 4 sa môže regenerovať nepriamo na aspartát, čo je potrebné v kroku 3. Najskôr sa fumarát hydratuje na malát pomocou fumaráthyratázy. Malát sa teraz oxiduje na oxaloacetát malátdehydrogenázou spôsobom závislým od NAD.
Tieto dve reakcie prebiehajú tiež v cykle kyseliny citrónovej. Rozdiel spočíva v mieste reakcie. Na rozdiel od cyklu kyseliny citrónovej, ktorý prebieha v mitochondriálnej matrici, sú reakcie na regeneráciu aspartátu katalyzované v cytosole. Oxaloacetát teraz reaguje na aspartát v závislosti od aspartátaminotransferázy pyridoxalfosfátu (Vit-B6). Tu sa aminoskupina glutamátu prenáša na oxaloacetát, takže popri aspartáte vzniká alfa-ketoglutarát.
nariadenia
Kardiostimulátorovým enzýmom močovinového cyklu je karbamoylfosfát syntetáza 1. Toto bude alostericky aktivovaný zvýšeným výskytom N-acetylglutamátu.
Táto molekula je na jednej strane obrazom zvýšenej koncentrácie glutamátu a teda zvýšenej prítomnosti dusíka, na druhej strane signálom, že pre cyklus močoviny je k dispozícii dostatok energie, pretože pre cyklus kyseliny citrónovej je dostatok acetyl-CoA.
Obidve podmienky sú nevyhnutné pre rozumnú reguláciu močovinového cyklu.
literatúry
Toto zhrnutie vychádza z obsahu príslušných učebníc biochémie pre lekárov, ktoré sa odporúčajú na hĺbkové štúdium skutočností.
- Rassow a kol .: Dual Series Biochemistry. Vydanie, Thieme-Verlag, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-13-125353-8.
- Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich (Eds.): Biochemistry and Pathobiochemistry., Úplne prepracované vydanie. Springer Medicine, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-32680-9