Полная версия

Главная arrow Медицина arrow БИОХИМИЯ Часть 2.

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Механизм орнитинового цикла.

Цикл мочевинообразования происходит в три этапа, включающие пять реакций, каждая из которых катализируется отдельным ферментом:

  • • синтез аминокислоты цитруллина (две реакции);
  • • синтез аминокислоты аргинина (две реакции);
  • • образование мочевины (одна реакция).

Суммарную реакцию синтеза мочевины можно представить следующим образом:

Из реакции следует, что:

  • • непосредственных источников азота мочевины — два: аммиак и NH2-ac- партата, который превращается в безазотистое соединение фумаровую кислоту;
  • • источником углерода мочевины является С02, который можно представить как акцептор азота;
  • • процесс сильно эндэргонический: на синтез одной молекулы мочевины затрачивается три молекулы АТФ.

Первый этап — синтез аминокислоты цируллина протекает в митохондриях печени, где аммиак обезвреживается путем связывания с С02 и образования кар- бамоилфосфата при участии фермента карбамоилфосфатсинтетазы I (КФС I):

Реакция является эндэргонической и сопровождается гидролизом двух молекул АТФ.

В настоящее время в клетках животных выделены два типа карбамоилфос- фатсинтетаз (КФС): аммиак-зависимая КФС I, локализованная в митохондри ях печени и катализирующая синтез КФ в процессе образования мочевины, и глутамин-зависимая КФС II, широко распространенный фермент цитозоля клеток различных тканей, катализирующий образование КФ в процессе синтеза пиримидиновых оснований (гл. 26).

КФС I — регуляторный фермент синтеза мочевины, регуляция осуществляется по аллостерическому механизму, ингибитором фермента является аргинин. В состав КФС I входит биотин (витамин Н), максимальная активность фермента проявляется в присутствии Л^ацетилглутаминовой кислоты — активатора КФС I.

Затем следует реакция конденсации образовавшегося карбамоилфосфата и аминокислоты орнитина, катализируемая ферментом орнитинкарбамоил- трансферазой (ОКТФ); в ходе реакции образуется цитруллин и регенерирует молекула неорганического фосфата:

ОКТФ в митохондриях печени ассоциирована с КФС I, что помогает избежать гидролиза карбамоилфосфата и способствует необратимости реакции образования цитруллина. Так же как и первый фермент, ОКТФ выполняет регуляторную функцию в процессе синтеза мочевины.

Второй этап — синтез аргинина из цитруллина и аспартата (донора аминогруппы) протекает уже в цитоплазме печени и включает две реакции.

1. Конденсация цитруллина и аспарагиновой кислоты с образованием ар- гининосукцината катализируется аргининосукцинатсинтетазой:

2. Аргининосукцинат распадается на аргинин и фумаровую кислоту при участии фермента аргининосукцинатлиазы:

На третьем этапе аргинин расщепляется на мочевину и орнитин под действием фермента аргиназы:

Необходимо учесть, что аргиназа содержится в печени только тех организмов, которые экскретируют мочевину как основной и конечный продукт азотистого обмена. Очень незначительное количество аргиназы выявлено в почках и мозговой ткани. Аргиназа относится к аллостерическим регуляторным ферментам, ее ингибитором является орнитин и лизин.

Таким образом, орнитиновый цикл мочевинообразования может быть представлен в следующем виде (рис. 24.10).

Схема орнитинового цикла синтеза мочевины

Рис. 24.10. Схема орнитинового цикла синтеза мочевины: обведены пути поступления а-аминогрупп аминокислот в цикл мочевинообразования

Процесс синтеза мочевины является необратимым, поскольку сопровождается значительным уменьшением свободной энергии (Д(7*' = -40 кДж). Примечательна компартментализация цикла мочевины и связанных с ним реакций. Так, образование аммиака в реакциях трансдезаминирования, его включение в карбамоилфосфат и синтез цитруллина происходят в митохондриальном матриксе, а все последующие реакции (второй и третий этапы) — в цитозоле клетки печени.

Важную роль в синтезе мочевины имеет образование фумарата, поскольку он связывает между собой орнитиновый цикл мочевины с циклом трикарбо- новых кислот (рис. 24.11).

Схема взаимосвязи орнитинового цикла синтеза мочевины и цикла

Рис. 24.11. Схема взаимосвязи орнитинового цикла синтеза мочевины и цикла

трикарбоновых кислот

Как видно из рис. 24.11, фумарат под действием ферментов цикла трикар- боновых кислот превращается в оксалоацетат. Последний имеет ключевое значение, поскольку существует несколько возможных путей его превращения: 1) он может подвергаться трансаминированию в аспартат; 2) превращаться в глюкозу по пути глюконеогенеза; 3) при конденсации оксалоацетата с ацетил-КоА образуется цитрат, т. е. могут инициироваться реакции цикла три- карбоновых кислот. Таким образом, между обоими циклами имеются сложные взаимосвязи, определяющие скорость реакций, зависящую от энергетических потребностей клетки и концентраций конечных продуктов метаболизма.

Нарушения синтеза мочевины.

Метаболические нарушения мочеви- нообразования могут быть обусловлены недостатком любого из пяти ферментов, катализирующих в печени синтез мочевины. Как указывалось ранее, ско- ростьлимитирующими стадиями являются реакции, катализируемые карбамо- илфосфатсинтетазой и орнитинкарбамоилтрансфсразой (первый этап), а также аргиназой (третий этап). Все нарушения синтеза мочевины вызывают аммиачное отравление, клиническими симптомами которого являются рвота, нарушение координации движения, раздражительность, сонливость и умственная отсталость. Лечение большинства подобных заболеваний основано прежде всего на ограничении белка в диете; пищу следует принимать небольшими порциями, чтобы избежать быстрого повышения уровня аммиака. Большинство известных заболеваний, приводящих к нарушению мочевинообразо- вания, являются наследственными.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>