Механизм “безопасного транспорта” аммиака

Аммиак, в виду его высокой токсичности в свободном состоянии не может переноситься кровью к печени или почкам. Он транспортируется в связанной форме — преимущественно в виде амидов дикарбоновых аминокислот: глутамина и аспарагина.

Основную роль в системе “безопасного транспорта” аммиака играет глутамин. Он образуется в клетках периферических органов и тканей из аммиака и глутамата в энергозависимой реакции, катализируемой ферментом глутаминсинтетазой:

NH₃ + COOH-CHNH₂-(CH₂)₂-COOH + АТФ ––®

––® COOH-CHNH₂-(CH₂)₂-CONH₂ + АДФ + Ф

Из клеток он переносится кровью в печень или в почки, где расщепляется до аммиака и глутамата в реакции, катализируемой ферментом глутаминазой:

COOH-CHNH₂-(CH₂)₂-CONH₂ + Н₂О ––® COOH-CHNH₂-(CH₂)₂-COОН + NH₃

Значительно меньшее значение имеет аналогичная система безопасного транспорта аммиака с участием аспарагина:

 

а) связывание аммиака в органах и тканях (фермент аспарагинсинтетаза)

NH₃ + COOH-CHNH₂-CH₂-COOH + АТФ –––––––––––––––––®

–––® COOH-CHNH₂-CH₂-CONH₂ + АМФ + ФФ (пирофосфат)

б) высвобождение аммиака в печени или в почках (фермент а спарагиназа) (происходит регенерация аспарагина)

COOH-CHNH₂-CH₂-CONH₂ + Н₂О –––––––––––® COOH-CHNH₂-CH₂-COОН + NH₃

в) глюкозо-аланиновый цикл

Аммиак из мышц в печень транспортируется с участием аланина, образующегося в мышечной ткани из аммиака и пирувата. В гепатоцитах аланин в результате трансдезаминирования вновь расщепляется на аммиак и пируват.

Некоторую роль в транспорте аммиака играет также глутаминовая кислота, которая образуется в клетках периферических тканей из аммиака и 2-оксоглутурата в ходе восстановительного аминирования последней В гепатоцитах глутаминовая кислота в результате окислительного дезаминирования высвобождает аммиак, вновь превращаясь в 2-оксоглутарат.

СИНТЕЗ МОЧЕВИНЫ

Аммиак, поступивший в печень или непосредственно образовавшийся в гепатоцитах вступает в орнитиновый цикл мочевинообразования, известный под названием цикла Кребса-Гензенлейта, открытый этими учеными в 1932 г.

Синтез мочевины начинается в митохондриях гепатоцитов с образования карбамоилфосфата:

( Реакция активации аммиака) – в матриксе митохондрий

:

 

	Карбамоилфосфат

 

 

Данная реакция происходит в матриксе митохондрий

Образовавшийся карбамоилфосфат взаимодействует (в митохондриях) с орнитином с образованием цитруллина (АК).

Последующие стадии процесса протекают в цитозоле. Вначале цитруллин взаимодействует с аспартатом с образованием аргининосукцината, с участием фермента аргининосукцинатсинтетаза. Эта реакция энергозависима и сопровождается расщеплением АТФ до АМФ и пирофосфата, причем пирофосфат сразу же расщепляется пирофосфатазой на два остатка фосфорной кислоты и реакция становится необратимой — термодинамический контроль направления реакции и процесса в целом.

Далее аргининосукцинат расщепляется до аргинина и фумарата, под действием фермента аргининосукцинаттриазы (причем расщепление идет не гидролитическим путем) до АК аргинина и фумаровой кислоты

В заключитльной стадии аргинин, присоединяя воду, образует мочевину, и регенирирует орнитин. Таким образом орнитин вступает в цикл и выходит из него, поэтому он может использоваться повторно.

Мочевина из гепатоцитов поступает в кровь и выводиться в организме чрез почки

Фермент, который катализирует 4-ую реакция – фермент аргиназа, проявляет абсолютную специфичность действие, т.е. он расщепляет только аргинин.

 

 

Суммарное уравнение синтеза мочевины:

 

Фумарат поступает затем в цикл Кребса и через оксалоацетат может вновь превращаться в аспартат и использоваться, в последующем, для синтеза

Из суммарного уравнения следует, что в состав мочевины включается 2 атома азота, один из которых из аммиака, второй — из аспартата, и атом углерода из углекислоты. На синтез одной молекулы мочевины клетка затрачивает 4 макроэргических эквивалента.

 

Если рассматривать происхождение атомов

 

NH3

↓

 

NH2

|

СО2 à C=O

|

NH2

 

                   ↑

                   Асп

В норме концентрация мочевины в крови составляет 3,3-8,3 ммоль/л, причем азот мочевины составляет примерно 50% всего небелкового азота крови. Суточное выведение мочевины из организма составляет 20-35 г.

 

Количество мочевины, ежесуточно выводимой из организма, зависит от нескольких факторов и снижается при:

Ø недостаток пищевого белка(н-р, голодание)

Ø функциональные нарушения печени (т.к мочевина образуется именно здесь)

Ø нарушения активности ферментов синтеза

Ø нарушения выделительной функции почек

Ø нарушения аммиак-транспортных систем крови

Ø состояние метаболического ацидоза