Ciclul ureei - cum scăpăm de azot

ciclul

Imagine: „Campanie cu facilități” de David J. Licență: CC BY 2.0

azot

Azotul este produs de Defalcarea aminoacizilor, elementele de bază ale proteinelor. Excesul de azot trebuie legat și eliminat în urină, deoarece este prezent în amoniac la pH fiziologic ca ion de amoniu (NH4 +) și are astfel un efect toxic.

uree

Ureea, din care se formează aproximativ 30 g pe zi, are o solubilitate bună în apă, ceea ce îi permite să fie transportată prin sânge și este cel mai important transportator de azot de la ficat la rinichi, împreună cu glutamina.

Localizarea ciclului ureei

Ciclul ureei are loc exclusiv în hepatocitele ficatului. La nivel celular, sunt implicate enzimele matricei mitocondriale, transportorii membranei mitocondriale și enzimele din citosol. Ureea este produsă prin scindarea hidrolitică a argininei în citosol.

Ciclul numit este responsabil pentru regenerarea argininei din ornitină și asigură astfel eliminarea azotului superfluu.

Ciclul

Pasul 1

În primul rând, carbamoil fosfatul este format în matricea mitocondrială de carbamoil fosfat sintetaza 1. În această reacție, 2 ATP sunt transformați în 2 ADP + 1 Pi, astfel încât HCO3 - să poată reacționa cu NH4 +. Un produs de fosfat rămâne în produs și este utilizat în a doua etapă pentru sinteza citrulinei.

pasul 2

Ornitina, care este disponibilă în matricea mitocondrială, reacționează cu carbamoil fosfat pentru a forma citrulină, restul de fosfat al carbamoil fosfatului fiind separat. Această reacție este catalizată de ornitina carbamoil transferază.

Transport în citosol

Reacțiile ulterioare ale ciclului au loc în citosolul hapatocitelor. În acest scop, citrulina este transportată prin membrana mitocondrială folosind transportorul ornitină-citrulină (ORNT) în schimb cu ornitina.

pasul 3

Catalizată de argininosuccinat sintetaza, citrulina reacționează cu aspartat pentru a forma argininosuccinat, în funcție de ATP. Acest lucru creează AMP, care poate fi regenerat în ATP cu efortul a 2 reacții kinazice. Energia ATP este necesară pentru a conecta grupa amino a aminoacidului aspartat cu atomul de carbon, care provine inițial din fosfatul carbamoil.

Pasul 4

Fumaratul este separat de argininosuccinat de argininosuccinat lyase, astfel încât se formează arginină cu grupa caracteristică guanidino.

Pasul 5

Acum ureea poate fi separată cu ajutorul unei reacții hidrolitice de către arginază, astfel încât se formează ornitină. Ornitina intră în matricea mitocondrială prin ORNT în schimb cu citrulina, astfel încât ciclul să poată începe din nou cu pasul 2.

Figura 1 prezintă reacțiile ciclului ureei și compartimentele implicate ca o prezentare generală:

Figura 1: Ciclul ureei, sursă: Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich Biochimie și patobiochimie ediția a 8-a, ediție complet revizuită, Springer 2007, p. 446

Regenerarea aspartatului din fumarat

Fumaratul produs în etapa 4 poate fi regenerat indirect la aspartat, care este necesar în etapa 3. În primul rând, fumaratul este hidratat până la malat prin fumarat hidratază. Malatul este acum oxidat la oxaloacetat de malat dehidrogenază într-un mod dependent de NAD.

Aceste două reacții au loc și în ciclul acidului citric. Diferența constă în localizarea reacției. Spre deosebire de ciclul acidului citric, care are loc în matricea mitocondrială, reacțiile pentru regenerarea aspartatului sunt catalizate în citosol. Oxaloacetatul reacționează acum la aspartat, în funcție de fosfatul piridoxal de aspartat amino transferază (Vit-B6). Aici, grupa amino a unui glutamat este transferată în oxaloacetat, astfel încât alfa-cetoglutaratul să se formeze pe lângă aspartat.

regulament

Enzima stimulatorului cardiac al ciclului ureei este carbamoil fosfat sintetaza 1. Asta va activat alosteric printr-o apariție crescută de N-acetil glutamat.

Această moleculă este, pe de o parte, o imagine a unei concentrații crescute de glutamat și, astfel, o prezență crescută a azotului, pe de altă parte, un semnal că este disponibilă suficientă energie pentru ciclul ureei, deoarece există suficient acetil-CoA pentru ciclul acidului citric.

Ambele condiții sunt necesare pentru o reglare ascendentă sensibilă a ciclului ureei.

literatură

Acest rezumat se bazează pe conținutul manualelor relevante despre biochimie pentru medici, care sunt recomandate pentru un studiu aprofundat al faptelor.

  • Rassow și colab.: Dual Series Biochimie. Ediție, Thieme-Verlag, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-13-125353-8.
  • Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich (Eds.): Biochimie și patobiochimie., Ediție complet revizuită. Springer Medicine, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-32680-9