Urea -syklivaiheet, entsyymit, toiminta, säätely

Hän Ureasykli, Se tunnetaan myös nimellä ornitiinisykli, se on metabolinen prosessi, jonka kautta ammonium (NH4+), joka on tuotettu aminohappojen katabolismin aikana, muuttuu erittymistuoteksi ja eliminoi kehosta virtsan avulla urean muodossa.

Ihmiset, samoin kuin monet muut maa -eläimet, käyttävät osaa energiasta, jota heidän on kataboloida aminohappoja, toisin sanoen niiden pienentämiseksi pienemmissä "osissa" ja saadaan näiltä enemmän energiaa tai molekyylejä uusien yhdisteiden "rakentamiseksi" heidän solujensa käyttöä.

Yleensä tätä tarkoitusta varten tärkeimmät substraatit tulevat hajotettujen soluproteiinien kierrätyksestä, ruokaa nautittujen proteiinien hajoamisesta ja kehon proteiinien aineenvaihdunnasta, paastoamisen tuotteesta tai joistakin patologisesta tilasta.

Ensimmäinen askel aminohapon hajoamiseen koostuu sen aminohuryhmien "erottelusta" muusta hiilirenkosta, ja monissa tapauksissa nämä aminohuryhmät siirretään a-zetoglutaraatin molekyyliin glutamaatin muodostamiseksi läpi transaminaation reaktio.

Nisäkkäissä glutamaatti kuljetetaan maksasolujen mitokondrioihin, joissa entsyymi, jota kutsutaan glutamaattidehydrogenaasiksi.

Ion -ammonium (lähde: Roland Mattern / Public Domain, Wikimedia Commonsin kautta)

Joissakin kankaissa glutamaattia ei muodosteta, mutta aminohuryhmät kuljetetaan glutamiiniryhmänä tai amino -ryhmänä, jonka "sydämensärky" -tuotteet täyttävät erilaisia ​​energiatarkoituksia.

Ammonium -ioneja voidaan käyttää uusien aminohappojen tai muiden typpiyhdisteiden synteesiin tai ne voidaan eritellä kehosta eri tavoin.

Edellä mainittujen aminoharyhmien poistamisen mukaan eläimet voidaan luokitella seuraavasti:

- Ammonialicos: ne, jotka erittävät heidät suoraan ammoniakki (yleensä vesilajit)

- Uretelinen: ne, jotka erittävät heidät urea (Monet maaeläimet)

- Urikotelinen: Ne, jotka erittävät heidät muodossa Virtsahappo (Linnut ja matelijat)

Urea -sykli on sitten suoritettu.

[TOC]

Ureasykliin osallistuvat entsyymit

Seuraavat entsyymit, jotka osallistuvat ureaan ammoniumin "kiinnittymiseen": ovat seuraavat:

- Karbamoilisyntetaasifosfaatti I, jotka osallistuvat karbamoilifosfaatin synteesiin bikarbonaatin ja ammoniumioneista.

- Transkarbamilasiornitiini, joka katalysoi karbamoiliryhmän siirron karbamoilifosfaatista ornitiiniin muodostaen sitruliinin.

- Argininosukkien syntetaasi, joka katalysoi sitruliinin kondensoitumista aspartaattimolekyylin kanssa, muodostaen argininosuctionin

Voi palvella sinua: Lamarck -teoria evoluutiosta: alkuperä, postulaatit, esimerkit

- Argininosucationing liasa tai argininosukcinaasi, välttämätön arginiinin arginiinin ja fumaraatin "leikkaamiseen".

- Arginase, Pystyy muuttamaan arginiinin ureaksi ja ornitiiniksi.

Urea -syklivaiheet

Ureasykli

Hans Krebs ja Kurt Henseleitin vuonna 1932 löytämä ureasykli esiintyy maksasoluissa, koska maksa on elin, jota kohti kaikki kehon kudoksissa tuotetuissa kehon kudoksissa tuotetut kehotus -ionit "kanavoidaan".

Kun urea on tuotettu ammoniumista, tämän kuljetetaan verenkierto munuaisiin, missä se karkotetaan yhdessä virtsan kanssa jätemateriaalina.

Sykli koostuu viidestä entsymaattisesta vaiheesta, joista kaksi esiintyy maksasolujen mitokondrioissa ja 3, jotka päättyvät sytosolissa.

Kuva mitokondrioista

Ensimmäinen vaihe: Ohravaihe

Ensimmäinen asia, jonka pitäisi tapahtua niin, että urean sykli voi alkaa, on rakkausionien kuljetus maksaan ja hepatosyyttien mitokondrioiden matriisin kohti.

Ammoniumioonit voivat johtua "kuljetin" molekyyleistä, kuten glutamaatista.

Riippumatta siitä, mitä hepatosyyttien mitokondrioissa tuotetut ammoniumioulit muutetaan nopeasti karbamoilifosfaatiksi ATP-riippuvaiseksi reaktioksi, kun konjungoivat bikarbonaatti-ionien (HCO3-) kanssa, joka on tuotettu mitokondriaalisen hengityksen aikana.

Tätä reaktiota (ohraa tai aktivointireaktiota) katalysoi karbamoilen entsyymi -syntetaasi I ja vaatii 2 ATP -molekyylin kulutusta seuraavasti:

Ammoniumioonit (NH4 +) + bikarbonaatti-ionit (HCO3-) + 2ATP → Carbamoil Fosfaatti + 2ADP + PI

Toinen vaihe: Ensimmäisen typpiatomin käyttöönotto

Karbamoilifosfaatti toimii luovuttajakarbamoilina aktivoituna ja osallistuu ureasyklin toiseen reaktioon, joka koostuu heidän karbamoiliryhmänsä "luovutuksesta" tai "toimituksesta" ornitiiniin (C5H12N2O2), joka esiintyy uusi Citrulin (C6H13N3O33O3 -A.

(1) Ornitiini + karbamoilifosfaatti → sitruliini + pi

Tätä reaktiota katalysoi transkarbamilasi -ornitiini -entsyymi, epäorgaanisen fosfaatin molekyyli ja tuloksena oleva tuote, sitruliini, lähetetään mitokondriaalimatriisista sytosoliin.

Sitruliinia on usein merkitty tieteellisissä teksteissä, kuten karbamoilissa -ornitiini, korostaakseen sitä tosiasiaa, että se on ornitiini (tyyppinen dibasinen aminohappo) molekyyli, jonka emäksinen rakenne typpiatomit, jotka eliminoidaan ureasyklin läpi.

Kolmas vaihe: Toisen typpiatomin käyttöönotto

Toinen typpiatomi tulee ureajaksoon aspartaatista, joka syntyy mitokondrioissa transaminaation avulla ja kuljetetaan sytoplasmiseen tilaan. Reaktio annetaan aspartaatin Amino -ryhmän ja sitruliinin karbonyyliryhmän välisen tiivistymisen ansiosta.

Voi palvella sinua: Virvojen kasvisto ja eläimistö: edustavampi laji

Tässä vaiheessa se muodostuu sytosolissa, argininosukkointi, ja reaktiota katalysoi entsyymi -argininosuccation Syntetaasilla. Tässä prosessissa käytetään toista ATP-molekyyliä, ja se tapahtuu välittäjän kautta, joka tunnetaan nimellä Citrulil-Samp.

(2a) sitruliini + ATP → Citrulil-Samp + PPI (pyrofosfaatti)

(2b) Citrulil-Samp + aspartaatti → argininosuccination + amp

(3) argininosuccination → fumaraatti + arginiini

Joissakin teksteissä nämä reaktiovaiheet tunnetaan nimellä 2a ja 2b, ja kolmas reaktio on itse asiassa palautuva reaktio, jonka kautta argininosukkointi leikataan vapaan arginiinin ja fumaraatin vapauttamiseksi, joka tunnetaan myös nimellä argininosuccationing liasa.

Fumaraatti voi päästä mitokondrioihin ja olla osa Krebs -sykliä, kun taas arginiini jatkuu ureasyklissä.

Neljäs vaihe: Urea -tuotanto

Sytosolissa tuotettu arginiini, kuten olemme juuri keskustelleet. Tämä entsyymi on vastuussa arginiinin "leikkaamisesta" ja urean ja ornitiinin tuottamisesta.

- Molempien tuotteiden kohteet

"Regeneroitu" ornitiini kuljetetaan sytosolista mitokondrioihin, missä se voi osallistua uudelleen toisen syklin kierrokseen.

Urea puolestaan ​​kuljetetaan munuaisten kanssa verenkierrossa ja hänet hylätään virtsalla.

Funktio

Ureasykli mahdollistaa ammoniumionien tehokkaan eliminoinnin, jonka kertyminen on potentiaalisesti myrkyllistä käytännöllisesti katsoen kaikille maanpäällisille eläimille.

Tämän aineenvaihdunnan kautta eliminoitujen typpiatomien määrä riippuu kuitenkin erilaisista olosuhteista:

- Esimerkiksi proteiinirikas ruokavalio merkitsee aminohappojen kulutusta energiapolttoaineena, joten se johtaa suurempaan ureatuotantoon ylimääräisistä aminohuryhmistä.

- Pitkäaikainen paasto, joka ennemmin tai myöhemmin aktivoi lihasproteiinien hajoamisen energian saamiseksi, tulokset myös.

Säätö

Ureasyklin aktiivisuuden erilaiset variaatiot voidaan antaa syklin neljän entsyymin synteesinopeuden säätelyn ansiosta hepatosyytteissä, mikä toimii aktivoinnin alkuperäisessä reaktiossa.

Eläimillä, jotka nopeasti pitkittyneinä aikoina, tai niissä, joilla on proteiinirikkaa ruokavaliota, viisi reittiin osallistuvaa entsyymiä syntetisoidaan suhteellisen korkealla nopeudella verrattuna eläimiin, joilla on monipuolinen ruokavalio ja jotka nauttivat hiilihydraatteja ja rasvoja.

Voi palvella sinua: Tamaulipasin kasvisto ja eläimistö: edustavampi laji

Edellä mainituista huolimatta näitä entsyymejä säädetään myös alostérisesti, esimerkiksi karbamoilifosfaatti-syntetaasia I aktivoituna n-asetyyliglutamaattilla, jota tuotetaan asetyyli-COA: sta ja glutamaatista entsyymi N-asetyyliglutamaattisyntisynä, jonka aktiivisuutta se on sääntely.

Tämän viimeisen entsyymin synteesitasot riippuvat asetyyli-CoA: n, glutamaatin ja arginiinin (sen aktivaattorin) määrästä, joten nämä molekyylit osallistuvat epäsuorasti ureasyklin ensimmäisen vaiheen aktivointiin.

Urea syklihäiriöt

Ureasyklin lukuisia häiriöitä tai häiriöitä on kuvattu, jotka liittyvät geneettisiin vikoihin, jotka liittyvät entsyymeihin, jotka katalysoivat erilaisia ​​reaktiovaiheita ja jotka ovat vastuussa tunnettujen olosuhteiden kehittämisestä yhdessä hyperamonemioina.

Näistä häiriöistä kärsivät potilaat kattavat monenlaisia ​​ikäryhmiä, toisella on kuitenkin oireita vastasyntyneellä ajanjaksolla, lapsuudessa ja murrosikana.

Näiden patologisten tilojen kliininen diagnoosi tehdään pääasiassa mittaamalla ammoniumpitoisuus veriplasmassa ja yleensä sen kertyminen merkitsee enkefalopatioiden kehitystä, joista jotkut voivat olla tappavia tai tuottaa tuhoisia neurologisia jälkitapauksia.

Yleisin häiriö on transkarbamilaasientsyymin puute, jolla on perinnöllinen malli, joka on kytketty X -kromosomiin, kun taas muihin entsyymiin liittyvät sairaudet ovat autosomaalisia recessiivisiä sairauksia, mikä on vähiten puute arginaasientsyymin puutosta.

Vastasyntyneiden häiriöt

Vauvat, joilla on puutteita reitin 4 ensimmäisessä entsyymissä. Oireet ovat letargiaa, nälkään ja lopulta syövät.

Kun enkefalopatiaa ei käsitellä, turvotusta voidaan kehittää, mikä voi päättyä keinotekoisten hengityssuojaimien tarpeeseen.

Myöhäiset häiriöt

Potilaiden tapaus, joilla on osittaisia ​​puutteita ureasyklin entsyymeissä, voi esiintyä oireita lapsuudessa, murrosiässä tai aikuisuudessa.

Yleisimpien oireiden joukossa ovat "selittämättömät commat" ja enkefalopatiat, joiden alkuperä vahvistetaan veren ammoniumin kvantitatiivisella määrittämisellä.

Viitteet

1. Brody, t. (1998). Ravitsemusbiokemia. Elsevier.
2. Burton, b. K -k -. (2000). Urea syklihäiriöt. Maksasairauden klinikat, 4 (4), 815-830.
3. Jackson, m. J -., Beaudet, a. Lens., & O'Brien, W. JA. (1986). Nisäkkäiden urean syklientsyymit. Genetiikan vuosikatsaus, 20 (1), 431-464.
4. Leonard, J. V. (2006). Ureasyklin häiriöt ja siihen liittyvät entsyymit. Suloiset aineenvaihdunnan desones (PP. 263-272). Springer, Berliini, Heidelberg.
5. Nelson, D. Lens., Lehninger, a. Lens., & Cox, M. M. (2008). Lehninger -biokemian periaatteet. Macmillan.
6. Yudkoff, m. (2012). Aminohappojen aineenvaihdunnan häiriöt. Peruseurokemiassa (PP. 737-754). Akateeminen lehdistö.