В клетках постоянно образуется аммиак.
В крови и цитозоле клеток при физиологических значениях рН NH3 переходит в ион аммония NH4+
Концентрация NH4+ в крови в норме составляет 25 - 40 мкмоль/л. Повышение NH4+ в крови сдвигает рН в щелочную сторону (алкалоз).
Пути обезвреживание аммиака в организме.
Обезвреживание
NH4+
Синтез |
90% |
Восстановительное |
|
Синтез |
|||
глутамина |
аминирование |
||
мочевины |
α-кетоглутарата |
||
|
Токсичность аммиака.
При алкалозе увеличивается сродство гемоглобина
кО2, что приводит к гипоксии тканей и развитию гипоэнергетических состояний.
Связывание аммиака при синтезе глутамата вызывает отток α-кетоглутарата из ЦТК, при этом понижается образование АТФ (гипоэнергетическое состояние).
Накопление NH4+ в цитозоле влияет на мембранный потенциал и работу внутриклеточных ферментов (конкурирует с ионными насосами для Na+ и K+).
Продукт связывания NH4+ с ГЛУ ( глутамин) — является осмотически активным веществом, что приводит к задержке воды в клетках и вызывает отёки.
ВЦНС может вызвать отёк мозга, кому, смерть.
Восстановительное аминирование α-кетоглутарата с образованием глутаминовой кислоты..
Процесс возможен в мозге под действием глутаматдегидрогеназы. Однако этот путь обезвреживания NH4+ протекает с незначительной скоростью.
Синтез глутамина - одним из важных способов утилизации аммиака в нервной и мышечной тканях, почках, печени.
Глутаминсинтетаза локализована в митохондриях клеток.
Образование большого количества Глу(н) обеспечивает высокие концентрации его в крови (0,5 - 0,7 ммоль/л).
Глу(н) проникает через клеточные мембраны путем облегченной диффузии, легко попадает в клетки, где есть потребность в NH2-группах.
С током крови ГЛУ (н) транспортируется в почки, где происходит гидролиз ГЛУ(н) под действием глутаминазы с образованием Глу и NH3.
Функции глутаминазы - один из механизмов регуляции КОР в организме.
Глутаминаза индуцируется при ацидозе, NH3 нейтрализует кислые продукты обмена, образуется NH4Cl, который экскретируется с мочой. В почках образуется и выводится c мочой ~0,5 г аммонийных солей /сут.
Печень – единственный орган, клетки которого содержат все ферменты биосинтеза мочевины.
Мочевина синтезируется только в печени (установлено в опытах И. П. Павлова).
В 40-х годах XX века Г. Кребс и К. Гензелейт установили, что синтез мочевины представляет собой циклический процесс, состоящий из нескольких стадий, ключевым соединением которого является орнитин, поэтому процесс получил название орнитиновый цикл.
Мочевина (карбамид) -
амид угольной кислоты. Экскреция мочевины составляет 25 - 35 г/сут
Синтез карбамоилфосфата – ключевая реакция синтеза мочевины.
Биохимия с упражнениями и задачами: Учебник/Под ред. Е.С.Северина.- М.: «ГЭОТАР», 2008 – 384 с.
Использование 2 мол. АТФ делает синтез необратимой реакцией. Карбамоилфосфат – макроэргическое соединение, участвует в других метаболических процессах.
Цитруллин – аминокислота, которая не кодируется генетически
Под действием орнитинкарбамоилтрансферазы карбамоильная группа переносится на орнитин, образуется цитруллин.
Первые реакции процесса происходят в митохондриях гепатоцитов. Цитруллин транспортируется в цитозоль, где и осуществляются дальнейшие превращения.
Аспартат – источник NH2–группы.
|
Аргининосукцинатсинтетаза связывает цитруллин с аспартатом |
и |
|
образует аргининосукцинат (аргининоянтарная кислота). |
|
|
Затрачивается 1 АТФ, но используется энергия 2 макроэргических связей |
|