Орнитиновый цикл
Происходит в печени
Ключевые ферменты: карбомоилфосфатсинтетаза, орнитинкарбомоилтрансфераза, аргиназа
Источник N: NH3 и аспартат
Реакции (подробно):
Карбамоилфосфатсинтетаза I (митохондрии, активатор – N-ацетилглутамат, стр. 105 нет, но это из общей биохимии; в файле это упоминается косвенно): NH₃ + CO₂ + 2АТФ → карбамоилфосфат + 2АДФ + Фᵢ.
Орнитинкарбамоилтрансфераза: карбамоилфосфат + орнитин → цитруллин (выходит в цитозоль).
Аргининосукцинатсинтетаза: цитруллин + аспартат + АТФ → аргининосукцинат + АМФ + ФФᵢ.
Аргининосукцинатлиаза: аргининосукцинат → аргинин + фумарат (фумарат уходит в ЦТК, см. связь).
Аргиназа: аргинин + H₂O → мочевина + орнитин (орнитин возвращается в митохондрию).
Итого: 2 атома азота мочевины – один из NH₃, второй из аспартата.
Связь орнитинового цикла с циклом Кребса
Фумаровая кислота из орнитинового цикла «уходит» в ЦТК,а ЦТК снабжает цикл мочевины АТФ и аспартатом.
Нарушения синтеза мочевины
Связаны с отсутствием или низкой активностью ферментов, участвующих в орн. цикле – ферментопатии.
Врождённые ферментопатии
Отсутствующий фермент |
Заболевание |
Карбамоилфосфатсинтетаза I |
Гипераммониемия тип I |
Орнитинкарбамоилтрансфераза |
Гипераммониемия тип II |
Аргининосукцинатсинтетаза |
Цитруллинемия |
Аргининосукцинатлиаза |
Аргининосукцинатурия |
Аргиназа |
Аргининемия |
Приобретённые: тяжёлые гепатиты, цирроз → снижение синтеза мочевины → гипераммониемия. Нарушение выведения (мочевины) – при почечной недостаточности (азотемия).
Возрастная характеристика выведения азота у детей до 1 года
У детей синтез мочевины снижен из-за незрелости ферментов орнитинового цикла (особенно в первые месяцы).
Поэтому при белковой нагрузке легко развивается гипераммониемия (рвота, судороги).
Обезвреживание аммиака в тканях: восстановительное аминирование -кетокислот, амидирование белков, синтез глютамина. Особая роль глютамина в организме. Глютаминаза почек. Адаптивное изменение активности глютаминазы почек при ацидозе.
Обезвреживание аммиака в тканях
Восстановительное аминирование α-кетокислот
Заключается в присоединении аммиака к альфа-кетокислоте.
Фермент: глутаматдегидрогеназа (НАД(Ф)-зависима).
Биологическое значение восстановительного аминирования кетокислот:
способ быстрого связывания аммиака;
способ синтеза новых заменимых аминокислот.
Амидирование белков
Заключается в присоединении аммиака к γ-карбоксильным группам глутаминовой и аспарагиновой кислот в составе белков, а также к α-СООН-группам
Синтез глютамина.
ключевой путь
Фермент: глутаминсинтетаза (цитозоль, АТФ-зависим).
Роль глутамина в организме:
Нетоксичная транспортная форма аммиака в крови (из тканей в печень и почки).
Источник азота для синтеза аминосахаров, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.
Участвует в синтезе глютатиона и обезвреживании.
У детей синтез и использование глутамина активнее, чем у взрослых.
Глютаминаза почек
Глутаминаза – фермент реакции распада глутамина на аммиак NH3 и глутамат.
глутамин + H₂O → глутамат + NH₃.
После реакции глутамат дезаминируется и становится α-кетоглутаратом.
Адаптивное значение глутаминазы
Активность глутаминазы зависит от pH. При ацидозе (закислении крови) активность фермента возрастает => увеличивается выведение NH₄⁺ (а значит, и H⁺), что компенсирует ацидоз
Это один из важнейших механизмов метаболической компенсации при диабетическом кетоацидозе, голодании, почечной недостаточности.
Особенности обмена фенилаланина и тирозина. Использование тирозина для синтеза катехоламинов, тироксина и меланинов. Распад тирозина до фумаровой и ацетоуксусной кислот. Наследственные нарушения обмена фенилаланина и тирозина: фенилкетонурия, алкаптонурия, альбинизм.