 |
|
Механизм безопасного транспорта аммиака.
Аммиак, образующийся в клетках различных органов и тканей в свободном состоянии не может переносится кровью к печени или к почкам в виду его высокой токсичности. Он транспортируется в эти органы в связанной форме в виде нескольких соединений, но преимущественно в виде амидов дикарбоновых кислот, а именно глютамина и аспаргина. Наибольшую роль в системе безопасного транспорта аммиака играет глютамин. Он образуется в клетках периферических органов и тканей из аммиака и глутомата в энергозависимой реакции катализируемой ферментом глутаминсинтетазой. В виде глутамина аммиак переносится в печень или в почки где расщепляется до аммиака и глутомата в реакции катализируемой глутаминазой.
Требуется энергия АТФ. Концентрация глутомина в крови на несколько порядков выше чем других аминокислот. Вторая реакция
Ферменты мочевинообразования в полном объеме имеются только в печени.
Меньшее значение имеет аналогичная система безопасного транспарта с участием аспаргина.
Фермент аспаргинсинтетаза. Энергозависимая реакция с участием АТФ (тратится 2 макроргических соединения АТФ и АДФ). Аммиак связывается в виде аспаргина. Доставляется в печень или в почки где с участием аспарокиназы происходит выделение свободного аммиака.
Есть еще один путь безопасного транспорта. Аммиак из мышц в печень транспортируется с участием аланина, который образуется в мышечной ткани из аммиака и пирувата. В гепатоцитах аланин в результате трансдезаминирования вновь расщепляется на аммиак и пируват.
Четвертый. Некоторую роль в транспорте аммиака играет глутаминовая кислота, которая образуется в клетках перефирических тканей из аммиака и a-кетоглютаровой кислоты в ходе реакции восстановительного аминирования.
Обмен простых белков и аминокислот лекция №3.
Синтез мочевины.
Аммиак тем или иным путем поступивший в печень или образовавшийся в гепатоцитах вступает в цикл мочевинообразования открытый в 1932 г.
Синтез мочевины начинается с образования в митохондриях печени карбомоилфосфата.
Вторая реакция мочевинообразования протекает так же в митохондриях (трансфераза обеспечивает перенос остатка карбомонила на молекулу арнитина-монокарбоновая кислота содержащая 5 углеродных атомов). Образуется аминокислота - цитрулин.
Дальнейшие реакции мочевинообразования протекают в цитозоле. В следующей реакции участвует цитрулин и аспартат (фермент - аргининосукцинатсинтетаза). В этой реакции участвуют цитрулин и аспартат. Реакция эгнергозависимая. В ходе реакции происходит расщепление АТФ до АМФ и пирофосфата и образуется аргининоянтарная кислота или аргининосукцинат.
От куда клетки находят аспартат? Аспартат образуется в ходе реакций трансаминирования из оксалоацетата - промежуточного продукта цикла Кребса, который подвергается реакции взаимодействия с глутоматом и образуется аспартат.
Дальше в ходе следующего процесса происходит лиазная реакция (лиазное расщепление - расщепление не гидролитическим путем) (фермент- аргининосукцинатлиаза). Происходит расщепление и в итоге образуется аминокислота аргинин и отщепляется остаток в виде фумаровой кислоты.
Фумаровая кислота - промежуточный продукт цикла Кребса, присоединяя воду превращается в малат, малат дегидрируется и превращается в оксалоацетат, а оксалоацетат за счет трансаминирования может превращаться в аспартат, который поставляет один атом азота.
Последняя реакция мочевинообразования катализируемая ферментом обладающим абсолютной специфичностью аргиниза. Происходит расщепление аргинина, образуется полный амид угольной кислоты получивший название мочевина и регенирирует орнитин. Отсюда название цикла - орнитиновый цикл мочевинообразования.
В ходе следующей реакции арнитин вновь вступая в реакцию взаимодействия с карбомоилфосфататом может давать цитрулин и дальнейшее повторение реакций приводит к увеличению синтезированной мочевины.
Необратимой реакцией в этом процессе является реакция с участиемаргининосукцинатсинтетазы - термодинамический контроль направления процесса в целом.
Синтез идет из углекислого газа, аммиака,
Источником углерода в мочевине является несомненно углекислый газ. Один атом азот происходит из аммиака, а второй атом азота по происхождению из аспартата. На синтез 1 молекулы мочевины клетка затрачивает 4 макроэргических эквивалента. В норме концентрация мочевины в крови составляет величину 3,3-8,3 млмоль/л. Причем азот мочевины составляет примерно 50% всего небелкового азота крови.
Суточное выведение мочевины из организма составляет 20-35 гр. Фермент аргиназа как и аргинин присутствует и в других тканях например головной мозг, почки, кожа. Однако в количественном отношении образование мочевины в этих органах крайне незначительно.
Необходимо отметить, что количество мочевины выводимое с мочой зависит от нескольких факторов.
Снижение содержания мочевины наблюдается при снижении белка в пище.
n Количество выводимой мочевины будет так же уменьшаться при патологии почек, которое сопровождается задержкой азотистых шлаков в организме.
n Выведение мочевины может снижаться при тяжелой патологии печени как следствие нарушения синтеза мочевины.
Выведение аммиака в виде солей аммония почками.
Глутамин - основной продукт в виде которого транспортируется аммиак в почках подвергается гидролизу с участием фермента - глутоминазы.
В итоге образуется аммиак, который являясь основанием, легко образует ион аммония. Далее ион аммония взаимодействует с анионами в результате образуются соли аммония.
Таким образом выведение каждой молекулы аммиака с мочой сопровождается с захватом протона, т.е. выведение аммиака сопровождается одновременно с выведением из организма кислотных эквивалентов.
Оказывается почечная глутоминиза является индуцидыльным ферментом. Синтез фермента активируется при накоплении в крови кислотных эквивалентов или иначепри развитии ацидоза. В результате происходит нарастание выведения аммонийных солей с мочей, а вместе с ними и кислотных эквивалентов. Т.е. мы имеем дело с типичной защитной реакцией организма направленной на компенсацию возникшей по той или иной причине ацидоза. Поэтому при ацидозе количество аммонийных солей выводимых с мочей резко увеличивается. В то время как при алколозе практически человек полностью прекращает их образование.