Цикл мочевины и катаболизм аминокислот
Содержание
Цикл мочевины и краткий обзор катаболизма аминокислотПравить
Рис. 44.1. Краткий обзор катаболизма аминокислот и детоксикации ионов NН4+ путем образования мочевины
При катаболизме аминокислот образуются ионы аммония (NН4+)Править
В желудке белки гидролизуются под действием пепсина с образованием аминокислот. Дальнейший гидролиз белков и всасывание аминокислот проходят в кишечнике. Часть этих аминокислот используется для биосинтеза белков, в том числе при восстановлении поврежденных тканей, биосинтеза гормонов, пиримидинов, пуринов и т.д. Избыток аминокислот может использоваться в глюконеогенезе или энергетическом обмене. Но при катаболизме аминокислот образуются очень токсичные ионы аммония (NН4+). Чтобы обезопасить организм от их действия, ферменты превращают ионы NН4+ в нетоксичную мочевину, которая сразу выводится почками.
В цикле мочевины из ионов аммония образуется мочевинаПравить
При катаболизме аминокислот ионы NН4+ образуются либо непосредственно при дезаминировании некоторых аминокислот, либо сначала в результате трансаминирования образуется глутамат, который затем дезаминируется, образуя NН4+ (рис. 44.1). Затем ион аммония реагирует с ионом бикарбоната и двумя молекулами АТФ с образованием карбамоилфосфата (реакцию катализирует карбамоилфосфатсинтетаза). Карбамоилфосфат реагирует с орнитином, образуя (под действием фермента орнитин-карбамоилтрансферазы) цитруллин. Затем с цитруллином связывается аспартат (он является донором второй аминогруппы мочевины) и образуется аргининосукцинат, который расщепляется на фумарат и аргинин. Наконец, аргинин в реакции гидролиза под действием аргиназы расщепляется на мочевину и орнитин, и орнитин вновь поступает в цикл образования мочевины.
Примечание: не путайте упомянутую карбамоилфосфатсинтетазу с карбамоилфосфатсинтетазой II, которая участвует в синтезе пиримидинов.
Нарушения цикла мочевины: недостаточность орнитин-карбамоилтрансферазыПравить
Существует целый ряд довольно редких нарушений цикла образования мочевины. Самое распространенное среди них — недостаточность орнитин-карбамоилтрансферазы, наследственное Х-сцепленное заболевание. При тяжелом течении болезни новорожденные мальчики быстро умирают из-за отравления аммиаком. Но у некоторых мальчиков встречаются и легкие формы заболевания. У девочек-гетерозигот клинические проявления болезни варьируют широко: иногда болезнь протекает бессимптомно.
В 1990-х гг. все возлагали надежды, что генная терапия поможет вылечить недостаточность орнитин-карбамоилтрансферазы. Больным с легкими формами недостаточности вводили в печень соответствующий ген с использованием аденовирусного вектора. Однако у 17 больных перенос генов был выражен слабо, а когда 18-й больной умер от осложнений, клинические испытания были запрещены.
При недостаточности орнитин-карбамоилтрансферазы карбамоилфосфат накапливается в цитозоле клеток и превращается в оротовую кислоту. Эту реакцию катализирует аспар-таттранскарбамоилаза. Оротовая кислота обнаруживается в моче, и этот показатель используется в диагностике заболевания.
КреатинПравить
Предшественником креатина является аргинин. Он реагирует с АТФ с образованием креатинфосфата. Креатин в форме креатинина выводится с мочой.