Особенности морфологического строения печени позволяют ей эффективно удалять и фиксировать ионы аммония.

После приема пищи концентрация ионов аммония в портальной вене - 0.3 мM. Когда кровь проходит по сосудам печени, концентрация ионов аммония в ней может повышаться до1 мM. Однако, когда кровь покидает печень и входит в системную циркуляцию, концентрация понижается до 0.02 мM. Эти возможности печени по усвоению аммиака связаны с особенностями морфологического строения печени

Гепатоциты расположенные вокруг капилляров порта­­­­­­­льной системы после приема пищи получают кровь, богатую питательными веществами. Эти клетки обогащены глутаминазой и ферментами синтеза мочевины. Глутаминаза аллостерически активируется ионами аммония, так что ионы аммония, поступающие в гепатоциты, активируют фермент, который превращает глутамин в ионы аммония и глутамат. Основная масса ионов аммония удаляется из циркуляции перипортальными гепатоцитами. Кm карбомоилфосфатсинтетазы для аммиака примерно 1 мM. Карбомоилфосфатсинтетаза I и глутаминаза аллостерически активируются N-ацетилглутаматом.

Перивенозные гепатоциты образуют один из слоев клеток, что окружают центральную вену. Эти клетки обогащены глутаминсинтетазой, с низким значением Кm для ионов аммония. Поэтому ионы аммония, которые не превратились в мочевину в перипортальных клетках, накапливаются в составе глутамина в перивенозных клетках.

Орнитиновый цикл мочевинообразования - главный механизм обезвреживания аммиака.

Печень единственный орган, клетки которого содержат все ферменты синтеза мочевины и, следовательно, являются главным местом синтеза мочевины в организме. Ферменты, участвующие в ее синтезе расположены в митохондриях и цитозоле.Синтез мочевины – пример циклического метаболического пути. Орнитин представляет собой пример непротеиногенной диаминомонокарбоновой кислоты, которая играет роль своеобразного катализатора процесса, начиная этот процесс в качестве акцептора карбамоилфосфата и, в заключительной реакции, после удаления молекулы мочевины она вновь регенерирует. Расходуются в процессе мочевинообразования аспарагиновая кислота и ион аммония ( источники аминогрупп молекулы мочевины), диоксид углерода (из бикарбоната) и АТФ. Синтез 1 моля мочевины требует 3 молей АТФ.

Синтез карбамоилфосфата – ключевая реакция синтеза мочевины

Карбамоилфосфат синтезируется в митохондриях в комплексной реакции, которая катализируется карбамоилфосфат синтетазой I. Этот аллостерический фермент активируется N –ацетилглутаминовой кислотой. Потребление 2 молекул АТФ делает синтез карбамоил-фосфата необратимой реакцией. Часть этой энергии депонируется в виде энергии макроэргической связи (смешанная ангидридная связь).

Карбамоилфосфат синтетаза I ( КФС-1) катализирует образование карбомоилфосата в митхондриях. Из цитозоля выделена карбомоилфосфатсинтетаза-2 (КФС-2), которая катализирует образование карбомоилфосфата, используемого для синтезе пиримидиновых нуклеотидов.

Образование цитруллина – первая реакция орнитинового цикла.

Цитруллин подобно орнитину - основная аминокислота, которая не кодируется генетически.

Орнитиновый цикл синтеза мочевины

Образование цитруллина происходит благодаря использованию высокоэнергетического фосфата карбамоилфосфата и катализируется орнитин-карбамоил трансферазой (ОКТ). Продукт реакции цитруллин транспортируется в цитозоль, где завершается образование мочевины.