Метаболизм амидного азота глутамина в почках

Ещё одной реакцией обезвреживания аммиака в тканях можно считать синтез аспарагина под действием аспарагинсинтетазы.

Наиболее значительные количества аммиака обезвреживаются в печени путём синтеза мочевины. В первой реакции процесса аммиак связывается с диоксидом углерода с образованием карбамоилфосфата, при этом затрачиваются 2 молекулы АТФ. Реакция происходит в митохондриях гепатоцитов под действием фермента карбамоилфос-фатсинтетазы I. Карбамоилфосфатсинтетаза II локализована в цитозоле клеток всех тканей и участвует в синтезе гшримидиновых нуклеотидов (см. раздел 10). Карбамоилфосфат затем включается в орнитиновый цикл и используется для синтеза мочевины.

Из мышц и кишечника избыток аммиака выводится преимущественно в виде аланина. Поэтому в мышцах существует ещё один путь выведения азота. 

Аминогруппы разных аминокислот посредством реакций трансаминирования переносятся на пируват, основным источником которого служит процесс окисления глюкозы.

Мышцы выделяют особенно много аланина в силу их большой массы

Образовавшийся аланин поступает в печень, где подвергается непрямому дезаминированию. Выделившийся аммиак обезвреживается, а пируват включается в глюконеогенез. Глюкоза из печени поступает в ткани и там, в процессе гликолиза, опять окисляется до пирувата 

Образование аланина в мышцах, его перенос в печень и перенос глюкозы, синтезированной в печени, обратно в мышцы составляют глюкозо-аланиновый цикл, работа которого сопряжена с работой глюкозо-лактатного цикла

Глюкозо-аланиновый цикл.

в печени происходит окончательное обезвреживание аммиака – образование мочевины.

Орнитиновый цикл

Основным механизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтезмочевины. Последняя выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового, соответственно аминокислотного, обмена. Основным и, возможно, единственным местом синтеза мочевины является печень. На первом этапе синтезируется карбамоилфосфат – метаболически активная форма аммиака.

К настоящему времени открыты три разных пути синтеза карбамоилфосфата:

 Первую необратимую реакцию катализирует регуляторный фермент – аммиакзависимая карбамоилфосфатсинтетаза:

Реакция требует затраты двух молекулАТФ, открыта в митохондрияхклетокпечени и используется преимущественно для синтеза аргинина и мочевины.

Вторую, также необратимую, реакцию катализирует глутаминзависимая карбамоилфосфатсинтетаза:

Данная реакция открыта в цитозоле клеток животных и требует наличия ионов Mg²⁺. Следует указать, что благодаря включению гидролитической стадии она используется преимущественно для синтеза пиримидиновых нуклеотидов

Третью обратимую реакцию катализирует карбаматкиназа:

Реакция открыта у разных микроорганизмов и, возможно, используется скорее для ресинтеза АТФ, чем для синтеза карбамоилфосфата.

На втором этапе цикла мочевинообразования происходит конденсация карбамоилфосфата и орнитина с образованием цитруллина; реакцию катализирует орнитин-карбамоилтрансфераза

На следующей стадии цитруллин превращается в аргинин в результате двух последовательно протекающих реакций. Первая из них, энергозависимая,– это конденсация цитруллина и аспарагиновой кислоты с образованием аргининосукцината. Аргининосукцинат распадается в следующей реакции на аргинин и фумарат при участии другого фермента – аргининосукцинатлиазы. На последнем этапе аргинин расщепляется на мочевину и орнитин под действием аргиназы.

Суммарная реакция синтеза мочевины без учета всех промежуточных продуктов может быть представлена в следующем виде: