Ферментативні реакції синтезу сечовини

1. Утворення з аміаку та діоксиду вуглецю за участю АТФ карбамоїлфосфату: Реакція каталізується карбамоїлфосфатсинтетазою. Джерелом аміногрупи (у вигляді молекули аміаку) є глутаматдегідрогеназна реакція.

2. Перенесення карбамоїльної групи на орнітин з утворенням цитруліну (фермент — орнітин-карбамоїлтрансфераза)

3. Акцептування другої аміногрупи шляхом взаємодії цитруліну з L-аспартатом (фермент — аргініно-сукцинатсинтетаза)

4. Розщеплення аргініносукцинату при дії ферменту аргініно-сукцинатліази; продуктами реакції є аргінін — безпосередній попередник сечовини та фумарат

5. Гідроліз аргініну при дії ферменту аргінази з утворенням сечовини та регенерацією орнітину

Фумарат, що утворюється в аргініно-сукцинатліазній реакції (4), є субстратом трикарбонового циклу і може перетворюватися до малату та оксалоацетату; оксалоацетат, у свою чергу, здатен в реакції трансамінування утворювати аспартат — донор другої аміногрупи в молекулі сечовини.

Генетичні дефекти ферментів синтезу сечовини

Існують спадкові ензимопатії, спричинені повним або частковим дефектом утворення в печінці окремих ферментів циклу сечовиноутворення. Найбільш важкими клінічними проявами характеризуються порушення синтезу карбамоїл-фосфатсинтетази та орнітин-карбамоїлтрансферази. Діти з такими генетичними дефектами страждають вираженою енцефалопатією, прояви якої дещо послаблюються в умовах повного виключення споживання харчових білків.

Транспорт аміаку в печінку

Молекулярними формами транспорту аміаку з органів і тканин, де він утворюється (м’язів, головного мозку, кишечника тощо), є глутамін (амід глутамінової кислоти) та аланін. Концентрація глутаміну та аланіну в плазмі крові людини значно перевищує вміст інших амінокислот. Глутамін — синтезується з L-глутамату в АТФ-залежній реакції, що каталізується глутамінсинтетазою: NH3 + L-глутамат + АТФ=глутамін + АДФ + Фн Синтез глутаміну в найбільшій мірі відбувається в клітинах головного мозку та м’язів. Із цих та інших органів амід з током крові надходить у кишечник, печінку та нирки:

(1) клітини кишечника поглинають найбільшу кількість глутаміну крові; в цьому органі глутамін (за рахунок реакцій трансамінування) перетворюється в аланін, який, у свою чергу, виходить у кров і захоплюється гепатоцитами; в клітинах печінки вуглецевий скелет аланіну використовується в процесі глюконеогенезу (глюкозо-аланіновий цикл), а аміногрупа — в синтезі сечовини;

(2) в печінці глутамін розщеплюється до L-глутамату та аміаку при дії ферменту глутамінази: глутамін + Н2 О = L-глутамат + NH3. Аміак, що вивільняється, включається в реакції синтезу сечовини.

(3 ) в нирках — глутаміназна реакція є основним джерелом утворення іону амонію, який екскретується з сечею в кількості близько 0,5 г на добу. Синтез глутамінази в клітинах епітелію ниркових канальців стимулюється в умовах ацидозу, становлячи механізм нейтралізації та екскреції з організму надлишкових кислих еквівалентів: NH3 + H+ = NH4 +

Аланін — утворюється переважно в м’язах у реакціях трансамінування з іншими амінокислотами і відіграє основну роль в транспортуванні його в печінку; клітини печінки поглинають найбільшу кількість аланіну крові, використовуючи цю амінокислоту в реакціях глюконеогенезу та синтезу сечовини.

67. Загальні шляхи метаболізму вуглецевих скелетів амінокислот в організмі людини. Глюкогенні та кетогенні амінокислоти.

Двадцять L-амінокислот, що розрізняються за своєю хімічною структурою, біологічною роллю та особливостями метаболізму входять до складу білків організму та є присутніми в клітинах і екстрацелюлярних просторах у вільному стані. Безазотисті скелети вільних амінокислот, які утворюються в результаті трансамінування та дезамінування, — це метаболіти гліколізу, цитратного циклу, β-окислення жирних кислот, або речовини, що можуть перетворюватися в інтермедіати цих головних катаболічних шляхів організму.