Ciclul ureei

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 24 decembrie 2017; verificările necesită 7 modificări .

Ciclul ureei sau ciclul ornitinei ( ciclul Krebs-Henseleit ) este o succesiune de reacții biochimice la mamifere și unii pești , în urma cărora produsele de degradare care conțin azot sunt transformate în uree , care la rândul său este excretată de rinichi . În cele mai multe cazuri, conversia amoniacului are loc în acest fel . La păsări și reptile , produsul final al excreției nu este ureea, ci acidul uric . Amfibienii și majoritatea peștilor nu transformă amoniacul în alți compuși, deoarece datorită contactului constant cu apa , amoniacul este îndepărtat rapid din organism prin branhii sau suprafața pielii ca urmare a osmozei . Descris pentru prima dată de Hans Krebs în 1932.

Semnificație biologică

Necesitatea acestui ciclu de reacții apare din faptul că concentrațiile mari de amoniac, formate în cantități mari ca urmare a degradării nucleotidelor , au un efect deprimant asupra neuronilor . Ureea, fiind un compus neutru cu o dimensiune mică și solubilitate ridicată în fluidele fiziologice, este capabilă să pătrundă cu ușurință în membranele biologice , este ușor transportată de sânge și excretată prin urină .

Localizare

Reacțiile ciclului ureei sunt localizate exclusiv în celulele hepatice și au loc parțial în mitocondrii și parțial în citosol , rezultând nevoia de purtători .

Cursul reacțiilor

Reacții în mitocondrii

Imediat înainte de ciclu, se formează carbamoil fosfat din amoniac , apă și dioxid de carbon , cu participarea enzimei carbamoil fosfat sintetaza (nu este prezentată în diagramă). Această reacție are loc cu cheltuirea de energie a două molecule de ATP și formarea a două molecule de ADP .
Cu participarea ornitin carbomoil transferazei ( ornitin transcarbomoilază ), reziduul carbamoil fosfat este atașat la molecula de ornitină , ceea ce duce la formarea unei molecule de citrulină , care este transferată în citosol .

Reacții în citoplasmă

În citoplasmă , citrulina cu acid aspartic , cu participarea enzimei arginina succinat sintetaza , formează împreună argininosuccinat . Această reacție consumă energia conversiei unei molecule de ATP în AMP (care este echivalent cu conversia a două molecule de ATP în ADP). Pirofosfatul format în timpul reacției este hidrolizat pentru a asigura ireversibilitatea procesului (nu este prezentat în diagramă).

Sub acțiunea enzimei argininosuccinat liaza, argininosuccinatul se descompune în fumarat și arginină .

Arginina , la rândul său, este hidrolizată cu participarea arginazei (arginina hidrolază) pentru a forma uree și ornitină , care este imediat transferată în mitocondrii și ciclul se repetă din nou.

Ecuația generală a reacției

NH 3 + CO 2 + 3ATP + acid aspartic + 2H 2 O → uree + fumarat + 2ADP + 2F n + AMP + FF n

Randamentul energetic al ciclului este costul a patru legături macroergice per moleculă de uree, deoarece pirofosfatul este transformat în continuare în fosfat .

Trebuie remarcat faptul că molecula de fumarat obținută în cursul reacției argininosuccinazei reduce costul energetic al ciclului. Fumaratul, reacționând cu o moleculă de apă din citosol, dă malat . Malatul intră în ciclul Krebs și este oxidat cu ajutorul NAD. Produșii acestei reacții sunt NADH și oxalacetat. NADH intră în lanțul respirator de transport de electroni . Oxidarea NADH produce aproximativ 2,5 molecule de ATP, prin urmare costul ciclului ureei după aceste reacții suplimentare este de 1,5 molecule de ATP.

Semnificație clinică

Tulburările ciclului ureei, de exemplu, din cauza mutațiilor în genele care codifică enzimele implicate în ciclu , duc la boli ale ciclului ureei . Cele mai multe dintre aceste boli duc la hiperamoniemie .