Močovinový cyklus (FBLT)

Z WikiSkript

Toxicita amoniaku[upravit | editovat zdroj]

Amoniak volně prochází tělesnými bariérami, např. i hematoencefalickou bariérou. Při zvýšení jeho koncentrace v těle se vychýlí rovnováhy mnoha významných reakcí.

Glutamát + NAD+ → α-ketoglutarát + NH4+
Glutamát + NH4+ + ATP → glutamin + ADP + Pi


Při nadbytku amoniakuse tedy pomalu zvyšuje koncentrace glutaminu, jehož tvorba ale současně spotřebovává α-ketoglutarát z Krebsova cyklu – postupně klesá rychlost této významné dráhy a tím i produkce energie v buňkách. Plazmatická koncentrace amoniaku by neměla překročit hodnotu 35 μmol/l. V lidském těle se většina toxického amoniaku přeměňuje reakcemi močovinového cyklu na močovinu.


Reakce močovinového cyklu[upravit | editovat zdroj]

Urea, netoxická sloučenina, je transportována krevním řečištěm do ledvin, kde se z organismu vyloučí močí. Močovinový cyklus lokalizovaný jak v matrix mitochondrie, tak v cytosolu jaterních buněk představuje energeticky náročný proces, do něhož vstupují tři substráty:

  • amoniak;
  • oxid uhličitý (bikarbonát);
  • aspartát (jeho aminoskupina).
Cyklus kyseliny močové

Regulačním enzymem je mitochondriální karbamoylfosfátsyntetáza I.

Ornitinový cyklus komunikuje s Krebsovým cyklem skrze oxalacetát a fumarát.

Tvorba močoviny probíhá během pěti reakcí:[upravit | editovat zdroj]
1. Tvorba karbamoylfosfátu
  • katalyzovaná mitochondriální karbamoylfosfátsyntetázou I;
NH4+ + HCO3 + ATP → karbamoylfosfát + 2 ADP + Pi


2. Tvorba citrulinu
  • katalyzovaná ornitintranskarbamoylázou;
Ornitin + karbamoylfosfát → citrulin + Pi
Citrulin je transportován do cytosolu.


3. Tvorba argininsukcinátu
  • katalyzovaná argininosukcinátsyntetázou;
Citrulin + Asp + ATP → argininsukcinát + AMP + PPi


4. Rozpad argininsukcinátu
  • katalyzovaný argininosukcinázou;
Argininsukcinát → arginin + fumarát


5. Hydrolýza argininu
  • katalyzovaná arginázou;
Arginin + H2O → ornitin + močovina

Následuje přenos ornitinu do mitochondriální matrix.


Močovinový cyklus je těsně propojen s Krebsovým cyklem – ze vznikajícího fumarátu se stává aspartát. Fumarát se nejdříve hydratuje na malát, jehož oxidací vzniká oxalacetát. Ten je prostřednictvím enzymu aspartátaminotransferázy transaminován s glutamátem, čímž vzniká aspartát vstupující do ornitinového cyklu'. Glutamát se získává transaminací degradovaných aminokyselin, které předávají své aminoskupiny na molekuly α-ketoglutarátu.

Regulace ornitinového cyklu[upravit | editovat zdroj]

Karbamoylfosfátsyntetáza I je hlavní regulační enzym ornitinového cyklu. Je aktivována prostřednictvím N-acetylglutamátu, který vzniká reakcí Acetyl-CoA a glutamátu katalyzovanou N-acetylglutamátsyntetázou. Její aktivitu zvyšuje aminokyselina arginin.

Transkripce enzymů močovinového cyklu se zvyšuje u vysokoproteinové diety či u narůstajícího proteokatabolismu (např. za hladovění), tedy ve stavech zvýšené nabídky aminokyselin. Protože močovinový cyklus patří mezi protonproduktivní reakce, nastává jeho útlum při poklesu pH – acidóze.

Poruchy močovinového cyklu[upravit | editovat zdroj]

  1. Hyperamonemie typu I – chybí enzym karbamoylsynthasa
  2. Hyperamonemie typu II – chybí enzym ornithinkarbamoyltransferasa
  3. Citrullinemie – chybí enzym argininsukcinátsynthasa
  4. Argininsukcinátrie – chybí enzym argininsukcinása
  5. Hyperargininemie – chybí enzym arginasa

Všechny uvedené poruchy jsou nesmírně vzácné, nicméně velmi závažné. Hyperamonemie jsou z uvedených poruch nejvažnější vzhledem k tomu, že v ostatních poruchách již část amoniaku byla kovalentně navázána na uhlíkový řetězec. Symptomy všech uvedených nemocí odpovídají intoxikaci amoniakem.