 |
Образование и экскреция аммиака в почках
|
|
|
|
Экскреция аммиака с мочой в норме невелика – около 0,5 г в сутки. Но при ацидозе она повышается в несколько раз. Аммиак в почках в основном образуется из глутамина при гидролизе последнего глутаминазой, имеющейся в клетках эпителия канальцев почек. Ацидоз стимулирует синтез глутаминазы, а также поглощение глутамина клетками почек; образующийся аммиак нейтрализует кислоты:
NH3 + H+ ® NH4+
Образовавшаяся аммонийная соль выводится из организма. Таким образом, экскреция аммиака почками при ацидозе служит для выведения именно кислот, а не азота. Этот процесс обеспечивает сбережение организмом ионов Na+, которые в отсутствие ионов аммония выводились бы с анионами кислот.
Биосинтез мочевины
Мочевина - основной конечный продукт азотистого обмена, в составе которого из организма выводится избыток аммиака.
Катаболизм аминокислот и образование аммиака происходит во многих тканях. Для транспорта аммиака из тканей в печень используются 3 соединения: глутамин, аланин и аммиак.
Биосинтез мочевины происходит только в печени, т.к. только в этом органе имеется полный набор ферментов орнитинового цикла.
Один из двух атомов азота мочевины включается в нее за счет использования аммиака. При действии карбамоилфосфатсинтетазы I образуется карбамоилфосфат.
Карбамоильная группа далее переносится на орнитин с образованием цитруллина.
Цитруллин реагирует с аспарагиновой кислотой, превращаясь в аргининоянтарную кислоту, которая распадается на аргинин и фумаровую кислоту.
Аргинин гидролизуется с образованием мочевины.
Реакции орнитинового цикла до стадии образования цитруллина проходят в митохондриях, а последующие стадии – в цитозоле. Суммарное уравнение синтеза мочевины:
|
|
|
Биологическая роль синтеза мочевины
Орнитиновый цикл в печени выполняет 2 функции: 1) превращение азота аминокислот в мочевину, которая экскретируется и предотвращает накопление токсичных продуктов, главным образом аммиака; 2) синтез аргинина и пополнение его фонда в организме.
Регуляция биосинтеза мочевины
Ключевым ферментом биосинтеза мочевины является карбамоилфосфатсинтетаза I, локализованная в митохондриях. Этот фермент – регуляторный; положительным модулятором для него служит N-ацетилглутамат.
Энергетическая цена синтеза мочевины
На синтез одной молекулы мочевины расходуется 4 высокоэнергетические фосфатные связи. 2 молекулы АТФ требуются для образования карбамоилфосфата и одна – для образования аргининосукцината. Однако в последней реакции АТФ претерпевает пирофосфатное расщепление, продуктами которого являются АМФ и пирофосфат, гидролизующийся затем с образованием двух молекул ортофосфата. Поэтому в общей сложности на образование одной молекулы мочевины расходуется 4 молекулы АТФ.
Гипераммониемия
Диагностированы наследственные нарушения, вызываемые блокированием одной из реакций цикла мочевины. Общим признаком этих нарушений является повышенное содержание NH4+ в крови – гипераммониемия. Почти полная недостаточность какого-либо фермента цикла мочевины вызывает кому и приводит к смерти вскоре после рождения. Частичная недостаточность этих ферментов вызывает задержку умственного развития, временами рвоту. При мягких формах этих наследственных нарушений малобелковая диета и введение метаболитов орнитинового цикла (аргинина, цитруллина, глутамата) приводит к снижению содержания аммиака в крови и к улучшению клинической картины.
6. Судьба углеродных скелетов аминокислот
Стратегия разрушения аминокислот состоит в направленном превращении в главные промежуточные продукты обмена веществ (пируват, ацетил-КоА, ацетоацетил-КоА, 2-оксоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат и оксалоацетат), которые далее превращаются в глюкозу или окисляются в ЦЛК. Аминокислоты, распадающиеся с образованием ацетил-КоА или ацетоацетата, называются кетогенными, поскольку в результате распада повышается содержание кетоновых тел. К ним относится лейцин. Аминокислоты, распад которых приводит к образованию глюкозы, называются гликогенными. Возможность синтеза глюкозы из этих аминокислот обеспечивается тем обстоятельством, что указанные метаболиты ЦЛК и пируват могут превращаться в фосфоенолпируват и затем – в глюкозу. Образование глюкозы из аминокислот стимулирует гормон кортизол, который стимулирует синтез ферментов глюконеогенеза в печени. Ряд аминокислот используется и для синтеза глюкозы, и для синтеза кетоновых тел, так как в процессе катаболизма расщепляются с образованием двух продуктов, один из которых является метаболитом ОПК, а другой – ацетил-КоА или ацетоацетатом (лизин, изолейцин, фенилаланин, тирозин, триптофан). Такие аминокислоты называют смешанными или гликокетогенными.
|
|
|
|
|
|
