| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Цикл мочевінообразованія відбувається в три етапи, що включають п'ять реакцій, кожна з яких каталізується окремим ферментом:
Сумарну реакцію синтезу сечовини можна представити таким чином:
З реакції слід, що:
Перший етап - синтез амінокислоти цірулліна протікає в мітохондріях печінки, де аміак знешкоджується шляхом зв'язування з С02 і освіти кар- бамоілфосфата за участю ферменту карбамоілфосфатсінтетази I (КФС I):
Реакція є ендергонічної і супроводжується гідролізом двох молекул АТФ.
В даний час в клітинах тварин виділені два типи карбамоілфос- фатсінтетаз (КФВ): аміак-залежна КФС I, локалізована в мітохондрій ях печінки і каталізує синтез КФ в процесі утворення сечовини, і глутамін-залежна КФС II, широко поширений фермент цитозоля клітин різних тканин , що каталізує утворення КФ в процесі синтезу піримідинових основ (гл. 26).
КФС I - регуляторний фермент синтезу сечовини, регуляція здійснюється за аллостерічному механізму, інгібітором ферменту є аргінін. До складу КФС I входить біотин (вітамін Н), максимальна активність ферменту проявляється в присутності Л ^ ацетілглутаміновой кислоти - активатора КФС I.
Потім слід реакція конденсації утворилося карбамоілфосфата і амінокислоти орнітину, катализируемая ферментом орнітінкарбамоіл- трансферазой (ОКТФ); в ході реакції утворюється цитрулін і регенерує молекула неорганічного фосфату:
ОКТФ в мітохондріях печінки асоційована з КФС I, що допомагає уникнути гідролізу карбамоілфосфата і сприяє незворотності реакції освіти цитруллина. Так само як і перший фермент, ОКТФ виконує регуляторну функцію в процесі синтезу сечовини.
Другий етап - синтез аргініну з цитруллина і аспартату (донора аміногрупи) протікає вже в цитоплазмі печінки і включає дві реакції.
1. Конденсація цитруллина і аспарагінової кислоти з утворенням ар- гініносукціната каталізується аргініносукцінатсінтетазой:
2. аргініносукцінат розпадається на аргінін і фумаровую кислоту за участю ферменту аргініносукцінатліази:
На третьому етапі аргінін розщеплюється на сечовину і орнітин під дією ферменту аргінази:
Необхідно врахувати, що аргіназа міститься в печінці тільки тих організмів, які екскретують сечовину як основний і кінцевий продукт азотистого обміну. Дуже незначна кількість аргінази виявлено в нирках і мозковій тканині. Аргіназа відноситься до аллостеричним регуляторним ферментам, її інгібітором є орнітин і лізин.
Таким чином, орнітіновий цикл мочевінообразованія може бути представлений в наступному вигляді (рис. 24.10).
Мал. 24.10. Схема орнітінового циклу синтезу сечовини: обведені шляхи надходження а-аминогрупп амінокислот в цикл мочевінообразованія
Процес синтезу сечовини є незворотнім, оскільки супроводжується значним зменшенням вільної енергії (Д (7 * '= -40 кДж). Примітна компартменталізація циклу сечовини і пов'язаних з ним реакцій. Так, утворення аміаку в реакціях трансдезамінірованія, його включення в карбамоілфосфат і синтез цитруллина відбуваються в мітохондріальному матриксе, а всі наступні реакції (другий і третій етапи) - в цитоплазмі клітини печінки.
Важливу роль в синтезі сечовини має освіту фумарата, оскільки він пов'язує між собою орнітіновий цикл сечовини з циклом трікарбо- нових кислот (рис. 24.11).
Мал. 24.11. Схема взаємозв'язку орнітінового циклу синтезу сечовини і циклу
трикарбонових кислот
Як видно з рис. 24.11, фумарат під дією ферментів циклу трікар- бонових кислот перетворюється в оксалоацетат. Останній має ключове значення, оскільки існує кілька можливих шляхів його перетворення: 1) він може піддаватися трансамінування в аспартат; 2) перетворюватися в глюкозу шляхом глюконеогенезу; 3) при конденсації оксалоацетата з ацетил-КоА утворюється цитрат, т. Е. Можуть ініціюватися реакції циклу три- карбонових кислот. Таким чином, між обома циклами є складні взаємозв'язки, що визначають швидкість реакцій, що залежить від енергетичних потреб клітини і концентрацій кінцевих продуктів метаболізму.
Метаболічні порушення мочеві- нообразованія можуть бути обумовлені недоліком будь-якого з п'яти ферментів, які каталізують в печінці синтез сечовини. Як зазначалося раніше, ско- ростьлімітірующімі стадіями є реакції, що каталізуються карбамо- ілфосфатсінтетазой і орнітінкарбамоілтрансфсразой (перший етап), а також аргінази (третій етап). Всі порушення синтезу сечовини викликають аміачне отруєння, клінічними симптомами якого є блювання, порушення координації руху, дратівливість, сонливість і розумова відсталість. Лікування більшості подібних захворювань засновано насамперед на обмеження білка в дієті; їжу слід приймати невеликими порціями, щоб уникнути швидкого підвищення рівня аміаку. Більшість відомих захворювань, що призводять до порушення мочевінообразо- вання, є спадковими.