A karbamid ciklus - hogyan szabadulhatunk meg nitrogénünktől
Kép: „Kampány kényelmi szolgáltatásokkal”, készítette: David J. Licenc: CC BY 2.0
nitrogén
A nitrogént a Az aminosavak bontása, a fehérjék építőkövei. A felesleges nitrogént meg kell kötni és ki kell választani a vizelettel, mivel fiziológiai pH-n ammóniában ammóniumionként (NH4 +) van jelen, és ezért mérgező hatású.
karbamid
A karbamid, amelyből kb. 30 g naponta képződik, jó vízoldékonyságú, ami lehetővé teszi a véren keresztül történő szállítását, és ez a legfontosabb transzporter a nitrogénnek a májból a vesébe, glutaminnal együtt.
A karbamidciklus helye
A karbamid ciklus kizárólag a máj hepatocitáiban játszódik le. Sejtszinten a mitokondriális mátrix enzimjei, a mitokondriális membrán transzporterei és a citoszolban lévő enzimek vesznek részt. A karbamidot az arginin hidrolitikus hasításával állítják elő a citoszolban.
A megnevezett ciklus felelős az arginin ornitinből történő regenerálásáért, és így biztosítja a felesleges nitrogén eltávolítását.
A ciklus
1. lépés
Először is, a karbamoil-foszfát képződik a mitokondriális mátrixban az 1-es karbamoil-foszfát-szintetáz révén. Ebben a reakcióban 2 ATP átalakul 2 ADP + 1 Pi-vé, hogy a HCO3 - reagálni tudjon NH4 + -val. Egy foszfátmaradék marad a termékben, és a második lépésben alkalmazzák a citrullin szintéziséhez.
2. lépés
A mitokondriális mátrixban elérhető ornitin a karbamoil-foszfáttal reakcióba lépve citrullint képez, a karbamoil-foszfát foszfátmaradékával pedig szétválik. Ezt a reakciót az ornitin-karbamoil-transzferáz katalizálja.
Transzport a citoszolba
A ciklus további reakciói a hapatociták citoszoljában játszódnak le. Ebből a célból a citrullint az ornitin-citrullin transzporter (ORNT) segítségével szállítják a mitokondriális membránon, cserébe ornitinnel.
3. lépés
Az argininoszukcinát-szintetáz által katalizált citrullin az aszpartáttal reagálva argininoszukcinátot képez, az ATP-től függően. Ez létrehozza az AMP-t, amely 2 kinázreakció segítségével ATP -vé regenerálható. Az ATP energiája szükséges az aszpartát aminosav aminocsoportjának összekapcsolásához a szénatommal, amely eredetileg a karbamoil-foszfátból származik.
4. lépés
Az argininoszukcinát-liáz hasítja a fumarátot az argininoszukcinátból, így a jellegzetes guanidino-csoportot tartalmazó arginin képződik.
5. lépés
Most a karbamidot az argináz hidrolitikus reakciója segítségével el tudja osztani, így ornitin képződik. Az ornitin az ORNT-n keresztül a mitokondriális mátrixba lép be citrullinnal cserébe, így a ciklus a 2. lépéssel kezdődhet.
Az 1. ábra összefoglaló áttekintésként mutatja be a karbamidciklus reakcióit és az érintett rekeszeket:
1. ábra: A karbamid ciklus, forrás: Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich Biokémia és Pathobiokémia 8., teljesen átdolgozott kiadás, Springer 2007, 446. o.
Az aszpartát regenerálása fumarátból
A 4. lépésben előállított fumarát közvetve regenerálható aszpartáttá, amire a 3. lépésben van szükség. Először is, a fumarátot a fumarát-hiratáz hidratálja maláttá. A malátot a malát-dehidrogenáz NAD-függő módon oxidálja oxalacetáttá.
Ez a két reakció a citromsav-ciklusban is lejátszódik. A különbség a reakció helyén rejlik. A mitokondriális mátrixban lejátszódó citromsavciklussal ellentétben az aszpartát regenerációjára szolgáló reakciókat a citoszol katalizálja. Az oxaloacetát most aszpartátra reagál, az aszpartát-amino-transzferáz-piridoxal-foszfáttól (Vit-B6) függően. Itt a glutamát aminocsoportja átkerül az oxaloacetátba, így az alfa-ketoglutarát képződik az aszpartát mellett.
szabályozás
A karbamid ciklus pacemaker enzimje a karbamoil-foszfát-szintetáz 1. Ez lesz alloszterikusan aktiválja az N-acetil-glutamát fokozott előfordulása.
Ez a molekula egyrészt a megnövekedett glutamátkoncentráció és ezáltal a megnövekedett nitrogén jelenlétének képe, másrészt jelzi, hogy elegendő energia áll rendelkezésre a karbamidciklushoz, mivel elegendő acetil-CoA van a citromsavciklushoz.
Mindkét feltételre szükség van a karbamid ciklus ésszerű szabályozásához.
irodalom
Ez az összefoglaló az egészségügyi szakemberek számára készült vonatkozó biokémiai tankönyvek tartalmán alapul, amelyeket a tények mélyreható tanulmányozásához ajánlanak.
- Rassow és mtsai: Dual Series Biochemistry. Kiadás, Thieme-Verlag, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-13-125353-8.
- Georg Löffler, Petro E. Petrides, Peter C. Heinrich (szerk.): Biokémia és patobiokémia., Teljesen átdolgozott kiadás. Springer Medicine, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-32680-9