Physio Ch 6-2 Nitrogén kiválasztása
2. Nitrogén kiválasztása
2.1. Bevezető általános
2.2. N2 és fehérje lebomlás
2.2.1. Karbamidképződés
2.2.2. A húgysav képződése
2.2.3. Egyéb útvonalak
2.3. N2 és purin bázisok
2.4. A nitrogén kiválasztása és a víz rendelkezésre állása
2.1. Bevezető általános
Az állati organizmusokban található fő nitrogénvegyületek a fehérjék, a nukleinsavak és a porfirinek, amelyek különösen a hemoglobinok protetikus csoportját alkotják.
A fehérjék jelentik a legfontosabb kategóriát, legalábbis mennyiségi szempontból. Furcsa módon nincs nitrogéntartalmú anyagok tárolása a molekulák szintézisének alapjaként, mint például a zsírsavak és a szénhidrátok esetében. A fehérjék ezért folyamatosan megújulnak az aminosavakból, amelyek koncentrációja meglehetősen alacsony szinten marad egy metabolikus rendszerben, ahol a lebomlás fontos szerepet játszik (lásd alább és a 6-7. Ábrát is). Ebben az összefüggésben az aminosavak szénhidrogénvázai csatlakoznak a köztes metabolizmusú termékek készletéhez, míg az NH2 csoportok főleg ammónia formájában találhatók meg, amelyet az állatok láthatóan rosszul tolerálnak, és amely különféle formákban eliminálódik (6-7. Ábra).
A nukleinsavakból származó purin és pirimidin bázisok szintén NH3-t nyerhetnek. A porfirinek abban fontosak, hogy a hemoglobinok protetikus csoportját alkotják. Amint azt korábban láthattuk, a nitrogén itt elsősorban urobilin és stercobilin formájában eliminálódik (lásd a fenti 1.3-at).
6-7. Ábra: A fő nitrogén (fehérjék, nukleinsavak, porfirinek) és a nem nitrogén (szénhidrátok, lipidek) vegyületek katabolizmusa. AA: aminosavak.
Az ammónia toxicitása az egyik alapvető dogma a nitrogén kiválasztásával kapcsolatban; azonban továbbra is nagyon rosszul értik. Különböző hipotéziseket javasoltak, amelyek valószínűleg mindegyik tartalmazzák az igazság egy elemét. 1) közvetlen hatással vannak az aminosavak koncentrációjára és bizonyos származékokra, például a glutamátra, a glutaminra és a g-amino-vajsavra, amelyek toxikus hatást fejthetnek ki, különösen az idegrendszerre; 2) pH-hatások, az ammónia valóban olyan bázis, amelynek lúgosító hatása befolyásolhatja a sejttevékenységet; 3) hatások a hidrogénionok szabályozására, és így különösen a mitokondriális aktivitásra. Ebben az összefüggésben a régi munkák azt mutatják, hogy az ammóniának a növényekben is lehet foszforilezés-elválasztó hatása (Crofts, J. Biol. Chem., 242, 3352, 1967), mint állatoknál (Brierley és Stoner, Biochem., 9., 708, 1970). Hatásokat adhatunk az intracelluláris ion egyensúlyokra is, mivel az NH4 + kiváló K + helyettesítő az ATPáz számára a Na +/K + membráncserék kezelésében (lásd a sejtfiziológiát).
2.2. N2 és fehérje lebomlás
A fehérje katabolizmus első lépése az aminosavak felszabadulása a peptidkötések hidrolízisével. Ezután az aminosavakat dezamináljuk, és a fennmaradó szénhidrogénvázakat felhasználjuk az anyagcserében.
A dezaminálást különböző módon hajthatjuk végre. A legfontosabb egy transz-vizsgálati szekvencia, amelynek során az "NH2 csoportok" az aminosavból a befogadó vegyületekbe kerülnek, és főleg glutamátból, de szerinből is dsaminálódást eredményeznek NH4 + és NH3 termelésével, vagy NH2 csoportok hordozóvegyületeinek képződése; főleg glutamin, de glutamát, alanin és szerin is (6-8. ábra). Ez utóbbi mechanizmus a tetrapodák körében elterjedtnek tűnik. Amint a későbbiekben látni fogjuk (alább 2.4), az ammóniát, annak toxicitása miatt, általában csak vízi fajok vagy olyan emberek termelik, amelyek könnyen hozzáférnek a vízhez. A többiek, a gerincesek és a gerinctelenek esetében az NH2 csoportok kevésbé mérgező molekulákon, karbamidon vagy húgysavon vannak tárolva. Ezeknek a csoportosulásoknak a sorsát eddig csak a gerincesek vizsgálták jól, amelyekhez röviden összefoglaljuk a helyzetet.
6-8. Ábra: Fehérje katabolizmus és transz-vizsgálati szekvencia, amelynek eredményeként NH 4 + és NH3 vagy "NH2 csoportok" metabolit transzporterei képződnek.
6-9. Ábra: Az NH2 csoportok metabolit transzportereinek alkalmazása a máj karbamid és glükóz szintézisében. A szürke vonalak között található metabolikus szekvenciák szigorúan vagy főként mitokondriálisak, míg a többi citoszolos. Vannak transzlokációs rendszerek, amelyek a metabolitokat a mitokondriális membrán egyik oldaláról a másikra továbbítják (lásd a sejtfiziológiát).
A szövetekben termelődő glutamin egy részét glutamáttal amidálhatjuk, majd a vesében a-etoglutaráttá dezaminálhatjuk. Ebben az összefüggésben biztosítja a vese Na +/NH4 + cseréjében részt vevő ammóniát és a vér sav/bázis egyensúlyát (vö. Sejtfiziológia).
2.2.2. A húgysav képződése
Különböző fajokban, nevezetesen a hüllőkben és a madarakban, a fehérjékből származó NH2-csoportok anyagcseréjének fő végterméke nem a karbamid, hanem a húgysav (lásd alább a 2.4-et is). A szintézis rendszer még nincs nagyon egyértelműen meghatározva. Úgy tűnik, hogy ezek az állatok komplex reakciók sorozatát veszik igénybe, amelyek részt vesznek a purinmag szintézisében (6-10. Ábra). Ezt a magot a purin-bázisok lebontási sorrendjében húgysavvá oxidálják (lásd az alábbi 2.3. Pontot).