Neutralizarea de amoniac în organism
Am examinat deja tot felul de metode de dezaminarea aminoacizilor, rezultând formarea de amoniac. Amoniac - produs extrem de toxic al metabolismului azotului, mai mult decât atât, se poate pătrunde cu ușurință prin membranele lipidice. Cele mai multe țesuturi sub formă de amoniac cu schimbul cel mai intens de amine biogene și aminoacizi, de exemplu, creier, ficat, și apoi sângele (aici, acest proces este puternic dependentă de activitatea microflorei și gradul de digestie a proteinelor, precum și golirea regularitate a intestinului).
Principalii furnizori de amoniac:
1) glutamat → a-cetoglutarat + NH3;
2) Acid-α amino → a-ceto + NH3;
3) cisteină → piruvat + NH3;
4) histidină → urokainat + NH3;
5) → Acid glioxalic glicină + NH3;
6) glucozaminei-6-P → Glucoza-6-f + NH3;
7) glutamină → Glutamat + NH3.
Din cauza toxicității sale ridicate de amoniac este apoi supusă neutralizarea imediată a locului educației lor în țesuturi. Acest lucru se realizează prin aminare reductivă a α - ceto acizi, în special α Kr pentru a forma GC. În plus față de glutamat reacția GDH-genaznoy pot participa la reacția glutaminsintaznoy în care glutamat se ataseaza NH3 cu ATP și este transformat în glutamină. Aceasta glutamina este una dintre principalele țesuturi de depozitare sub formă netoxică de amoniac, care, ulterior, pot fi utilizate în procedee de sinteză. Glutamina format în ficat, este transportat în continuare în alte țesuturi, în cazul în care este destinat. De exemplu, în rinichi, cu sângele care intră de ficat prin acțiunea dezamidarea glutaminei glutaminaza supus forma NH4 + și glutamat. Mai mult, prin dezaminare oxidativă de glutamat cu renale GDH-azei convertit la a-KG cu alocarea NH4 +. Astfel, pentru că cele două enzime - glutaminaza și GDH-AZE în tubii renali este furnizat ammoniogenez, adică formarea NH4 + în rinichi este un mecanism foarte important pentru reglarea echilibrului acido-bazic ... Ekskretiruya urină sintetică în rinichi ioni NH4 +, schimb de rinichi ionii lor de sodiu și, astfel, a preveni acidoza. Ficatul primeste glutamina, sintetizat în principal celulele creierului. Aici, este inclus în diverse procese de sinteză - sinteza purinelor, acid folic, glucozamina. Mai mult, folosind glutamină, aspartat și ATP asparagina format și glutamat astfel eliberată, care apoi din nou, poate participa la glutamina reacției de sinteză, transaminare, dezaminarea oxidativă, și colab.
Aspartat + glutamina + ATP → asparagină CC + + AMP + RіRі
metabolismului glutaminei are loc prin intermediul karbomoilfosfata sale dezaminarea în formarea de amoniac și dioxid de carbon. Implicate în acest proces Fermi karbamoilfosfatsintetaza. Acolo karbamoilfosfat sintetaza I și II. Karbamoilfosfatsintetaza II asigură sinteza fosfatului carbamoil în citoplasmă pentru includerea ulterioară în biosinteza bazelor pirimidinice. În ceea ce privește karbamoilfosfatsintetazy I, enzima care catalizează sinteza karbamoilfosfata in ficat, de unde mai departe în ciclul ornitin (ciclul ureei) uree sintetizat produs final, o substanță cu solubilitate ridicată și, prin urmare, ușor de dedus din organism, fără nici o concentrație de prag.
calea de eliminare a azotului amino din corpul diferitelor specii animale
Există 3 moduri amină excreție de azot din organism: sub formă de amoniac liber, uree și acid uric. În funcție de metoda de îndepărtare a azotului din organism animal menționat ammoniotelicheskim (animalele care trăiesc în apă, pește osos) ureotelic (cele mai multe animale terestre, mamifere, unele păsări) și urikotelicheskim (păsări, șerpi și șopârle). Acest tip de diferență legată de structura anatomică și habitatul acestor animale. Astfel, procesul de eliminare a amoniacului ca produs final al metabolismului azotului - este evolutionarily mai vechi și mai simplu mod, deoarece amoniacul format sub formă de glutamină livrate la branhii unde glutamine se descompune la glutamat și amoniac. Aceasta din urmă se dizolvă ușor și dus de apă. În aceleași animale terestre în legătură cu apariția rinichilor și a vezicii urinare a devenit posibilă excreta produșii de descompunere a compușilor cu azot sub formă de uree, substanțe netoxice solubile în apă. În ceea ce privește păsările, pentru ei, această metodă este inacceptabilă, deoarece împreună cu uree în urină au fost cantități semnificative de curgere a apei, ceea ce ar duce la o creștere semnificativă a greutății lor. Pentru a ocoli aceste inconveniente, în cursul evoluției păsărilor dezvoltat un mecanism de sinteză a acidului uric (în loc de uree), care este o substanță cristalină slab solubil în apă. De aceea, la păsări de urină - o masă semisolidă care constă din cristale de acid uric și o cantitate foarte mică de apă. Pentru acest confort păsările sunt de plată mai intens metabolismul energetic costisitoare necesare pentru sinteza acidului uric.
animale Ureotelic. ciclul ureei. In vertebrate terestre amoniac sub formă de NH4 + in ficat este transformat în uree, care este apoi excretat în urină. Sinteza ureei se realizează prin ciclul ureei. Secvența de reacție în ciclul a fost descrisă de G. și K. Krebs Henselaytom.
Primele două dintre aceste reacții au loc în mitocondrii, iar restul - în citosol. Reacțiile ciclului ureei implică o serie de reacții de oxidare ale tricarboxilici reacțiile ciclului acidului și transaminare în citosol.
Amoniacul este furnizat în ciclul ureei sub forma NH4 + ion, care se leagă c cu dioxid de carbon in ficat este convertit în karbamoilfosfat sub karbamoilfosfatsintetazy I (CFS-1). Activatorul enzimei este - acetilglutamat derivată de la glutamat și acetil-CoA prin N-acetilglutamat.
HCO3- + NH4 + → 2ATR karbamoilfosfat + 2ADP + Pi + H + (1)
Sursa de NH4 + (pentru includerea ulterioară în carbamoil-fosfat) este glutamat, care se dezintegrează prin okislitelnogodezaminirovaniya sale implicând GDH-ază:
Glutamatul + NAD + + H20 → CG α + NH4 + + NAD H + H +.
Sub acțiunea carbamoyltransferase și Mg2 + ionilor este transferat într-un ornitina grup carbamoil pentru a forma citrulina care mitocondrial - trece apoi la citosol.
fosfat Carbamoil + H ornitină, citrulină. (2)
In citrulina citosol cu participarea ATP și argininosuktsinatsintazy asociate cu aspartat și se transformă în acid argininosuccinic:
Citrulline + aspartat + ATP + AMP → Acid argininosuccinic RiRi + (3)
Această reacție asigură transaminare aspartatul de reacție oxaloacetat sub acțiunea aspartat și grupa amino donor - glutamat:
Oxaloacetat + glutamat Aspartat → + α-KG.
Formată în reacția (3) este hidrolizat rapid pirofosfatul, și în continuare sub acțiunea argininosuktsinatliazy acidului argininosuccinic se împarte în fumarat și arginină de aminoacizi, care sub acțiunea arginazei și Mn2 + împarte în ornitina și uree. Ornitina poate fi apoi re-intra în mitocondriile și începe un nou ciclu de uree. Astfel, pentru sinteza unei molecule de uree sunt cheltuite 4 conexiune macroergice (2 - Educația karbamoilfosfata și educația 2 argininosuccinic de acid
Un rol important în ciclul ureei joacă fumarat de sinteză, deoarece leagă ciclul ureei și ciclul acidului citric. Astfel, fumaratul este hidratat în Malate, care la rândul său, este oxidat la oxaloacetatului. Există mai multe căi posibile pentru acest intermediar. Se poate:
■ sunt supuse transaminare în aspartat;
■ transformată în glucoză prin intermediul gluconeogenezei;
■ condensat cu acetil-CoA, pentru a forma citrat.
Reacția se termină cu formarea de arginină, comune tuturor organismelor, ci numai animalele ureotelic posedă o cantitate suficientă de arginazei, arginină furnizarea de hidroliză pentru a forma ureea și ornitină. Apropo, o anumită cantitate de uree este sintetizată ca celulele tubilor renale, creier, piele, etc. Ecuația generală este de forma ciclului ureei .:
2NN4 HCO3- + + + 2H2O + aspartat Dificil →
Fumaratul uree + + + 2Ri 2ADR + AMP + RiRi + H +.
Astfel, format uree dispersează în citosolul ficatului în sânge prin rinichi și excretat în urină.
Separând amoniacul în loc de uree, animalele ureotelic plătească acest avantaj, până la 15% din energia acestor aminoacizi, care sunt o sursă de uree. ciclul ureei mecanism de reglementare în vertebratelor inferioare și superioare, în general identice; principala diferență este una care este utilizată în anumite tipuri de mecanisme existente în mod comun. Autoritățile de reglementare cheie ale ciclului ureei sunt N-acetilglutamat și ornitina. Ca activator al CFS-1, sinteza N-acetilglutamat prevede karbamoilfosfata, ornitina și - împreună cu karbamoilfosfatom - formarea de citrulină.
Concentrația formării N-acetilglutamat este controlată în două moduri principale: prin activarea glutamat sau atsetilglutamatliazy acetil. Primul a implicat sinteza N-acetilglutamat, iar al doilea - în hidroliza acestuia.
Biosinteza ureei este reglementat prin mecanism de reglare la nivelul translației, t. E. Sinteza enzimelor implicate în ciclul ureei.
Prin creșterea conținutului de proteine al alimentului crește activitatea ciclului ureei.
Funcția ciclului ureei. ciclul ureei îndeplinește un rol foarte important în prevenirea alcalinizare mediului intern de bicarbonat de protonare NSO3- - 2 protoni de transport din hidrogen NH4 + NSO3- la schema:
NSO3- 2NN4 + + ↔ (NH2) 2SO + H + + 2H2O
NSO3- + H + ↔ CO2 + H2O
2NSO3- 2NN4 + + ↔ (NH2) 2SO + CO2 + H2O
Având în vedere că în ciclul ureei consumat 4 moli de ATP, acesta poate fi privit ca un volatile protoni pompa de protoni transportoare de NH4 + la NSO3-. Prin acest mecanism, atât produsul final al catabolismului proteic (uree și dioxid de carbon) sunt ușor de îndepărtat din organism - uree în urină, și dioxid de carbon - în aerul expirat (prin plămâni). Deosebit de important este acest mecanism pentru animalele nerumegătoare care consumă cea mai mare parte alimente vegetale (hibernează animale). O astfel de exces este format erbivorelor NSO3- sunt eliminate din organism sub formă de ciclu CO2, datorită ureei.
În plus, ureea poate fi o sursă suplimentară de azot pentru sinteza proteinelor la animalele având capacitatea de uree de reciclare prin divizarea acesteia în NH4 + și CO2 prin ureazei. Cu toate acestea, animalele nu pot sintetiza ureazei de țesut. La o astfel capabilă doar microorganismele tractului digestiv. Prezența simbionți microbiene specifice permite unele animale evita acumularea unor cantități excesive de uree în organism și, prin urmare, a preveni pierderea asociată apei. Cei care folosesc cel mai activ de uree re-rumegătoare (bovine, cămile) prin microflorei ruminale în cadrul schemei:
Capacitatea de reciclare a ureei permite unele animale să mențină echilibrul de apă într-o sursă de hrană, săracă în proteine, precum și lipsa de apă - specii hibernează, precum locuitorii desertului (de exemplu, cămilă). În ceea ce cămilă, este unul dintre mecanismele de adaptare, care sa format o cămilă, pentru a evita pierderea de apă. El nu emite sau aproape nu emite uree în urină, deoarece este supus reciclării, care permite conservarea apei in organism si te elibereaza de stres asupra rinichilor. Dacă nu a existat nici un astfel de mecanism, un număr tot mai mare de acid ceto (de obicei, α-cetoglutarat și oxaloacetat) să fie pus în contact cu amoniac și la timpul său petrecut la neutralizare, fără regenerare înapoi la forma ceto. Acest lucru ar duce, mai devreme sau mai târziu la inhibarea ciclului Krebs și dezvoltarea de hipoxie tisulară în primul rând în organele care produc cea mai mare de amoniac, în special în sistemul nervos central. Aceasta este ceea ce se observă în perturbarea formarea ureei în ficat și apare în creștere hipoxie tisulară a creierului.
animale Urikotelicheskie. Păsări, șerpi și șopârle izolate azot aminic în principal în acidul uric formă. Acidul uric este, de asemenea, un produs final major al metabolismului purinei la primate, păsări și reptile.
Baza acidului uric este un nucleu purinic. Știm deja unde sunt atomii de carbon și azot pentru a sintetiza purinelor. Procesul de sinteză a purinelor și a acidului uric necesită costuri considerabile de energie. Dar acest lucru este prețul plătit pentru comoditate. Cu toate acestea, într-un acid uric este derivată nu numai azotul aminic. De fapt, într-un acid uric excretat produse derivate catabolismului purinelor nucleotidelor. Catabolismul apare adenylates inițial dezaminare lor pentru a forma inozină, care apoi suferă hidroliză pentru a forma hipoxantină și D-riboză. Hipoxantin continuare oxidat la xantină, care este transformat prin acțiunea xantinei în acid uric. În ceea ce privește guanilat, primul dintre care este format din guanozină, guanina, atunci, și numai atunci când hidroliza - xantina.
Neutralizarea de amoniac în organism - 2.0 din 5 bazat pe 3 voturi