Portál:Otázky z biochemie (1. LF UK, VL)/45. Otázka

			45. Otázka
			Tvorba a detoxikace amoniaku, ureosyntetický cyklus, jeho regulace a poruchy. Dusíková bilance.
			Otázky z biochemie (1. LF UK, VL)
			⏪️   ⏩️

Močovinový cyklus

Ureosyntetický cyklus (močovinový, ornithinový) slouží k odbourávání dusíku z těla za pomoci hydrofilní močoviny. Močovina se pak vyloučí společně s močí ven z těla a tělo se tak zbaví toxického amoniaku.

Močovinový cyklus obecně

Močovinový cyklus probíhá pouze v játrech, kde dochází k reakcím amoniaku s dalšími složkami cyklu. Produktem je močovina, která putuje krevním oběhem do ledvin, kde se vylučuje ve vodném prostředí. Na buněčné úrovni se v cyklu rozlišují dvě etapy – v mitochondrii a v cytosolu.

Zdrojem amoniaku jsou především aminokyseliny, částečně metabolismy purinů a pyrimidinů, syntéza hemu nebo bakterie tlustého střeva.

Vyloučení toxického amoniaku je naprosto zásadní pro přežití jedince. Molekuly NH₃ jsou pro tělo toxické a již malá koncentrace může být smrtelná. Nejcitlivější je na koncentraci amoniaku v krvi mozek. Dusík je proto přenášen zabudován v aminokyselinách (glutamát) nebo v netoxické protonizované formě NH₄⁺. V jaké formě se amoniak ocitne závisí i na pH.

Poruchy cyklu močoviny jsou provázeny neurologickými příznaky, od mírných až po mentální retardaci, poruchy vědomí a smrt.

Jednotlivé reakce

Schéma reakcí: 1 – ornithin, 2 – karbamoylfosfát, 3 – citrullin, 4 – argininosukcinát, 5 – fumarát, 6 – arginin, 7 – močovina, L-Asp – L-aspartát, CPS-1 – karbamoylfosfátsyntetasa, OTC – ornitinkarbamoyltransferasa, ASS – argininsukcinátsyntetasa, ASL – argininsukcinasa, ARG1 – arginasa

Močovinový cyklus se sestává z těchto reakcí:

1. Vstup amoniaku do ornithinového cyklu:
   • NH₃ + CO₂ + 2 ATP → karbamoylfosfát + Pi + 2 ADP
   • katalyzováno enzymem karbamoylfosfátsyntetasa, ten pro svou činnost vyžaduje přítomnost Mg²⁺ a N-acetylglutamátu
   • probíhá v matrix mitochondrie
2. Reakce karbamoylfosfátu s ornithinem:
   • karbamoylfosfát + ornithin → citrullin + Pi
   • katalyzována L-ornithin-karbamoyltransferasou
   • probíhá v matrix mitochondrie
3. Reakce citrulinu a aspartátu
   • citrulin + ATP + aspartát → argininosukcinát + AMP + PPi
   • katalyzuje argininsukcinátsyntetasa
   • probíhá v cytosolu
4. Štěpení argininosukcinátu
   • argininosukcinát $\rightleftharpoons$ arginin + fumarát
   • katalyzuje argininsukcinasa
   • probíhá v cytosolu
   • fumarát se může účastnit citrátového cyklu
5. Tvorba močoviny
   • arginin → ornithin + močovina
   • katalyzuje argininasa
   • probíhá v cytosolu
   • močovina přechází do krve, ornithin se vrací do matrix mitochondrie

Regulace močovinového cyklu

Cyklus je regulován:

• aktivita karbamoylfosfátsyntasy je pod vlivem allosterického efektoru N-acetylglutamátu
• koncentrací ornithinu v mitochondrii pro první krok cyklu
• zvýšenou nebo sníženou degradací aminokyselin