CYKL MOCZNIKOWY – BIOCHEMIA

Cykl mocznikowy (ornitynowy, mocznikowy cykl Krebsa) – cykl metaboliczny trzech aminokwasów: ornityny, cytruliny i argininy prowadzący do powstania mocznika.

Cykl mocznikowy opisał Hans A. Krebs i Kurt Henseleit w 1932 roku.

Rozpoczyna się on od połączenia wolnych jonów NH₄⁺ i HCO₃^-  w wyniku, czego powstaje karbamoilofosforan.

Grupa karbamoilowa karbamoilofosforanu, ze względu na obecność wiązania bezwodnikowego, charakteryzuje się wysokim potencjałem przenoszenia. W reakcji katalizowanej przez karbamoilotransferazę ornitynową jest ona przenoszona na ornitynę, co prowadzi do powstania cytruliny.

Cytrulina jest transportowana do cytoplazmy, gdzie ulega kondensacji z asparaginianem, który jest donorem drugiej grupy aminowej włączanej do mocznika.

Liaza argininobursztynianowa rozszczepia cząsteczkę argininobursztynianu do argininy i fumaranu. W ten sposób łańcuch węglowy asparaginianu zostaje zachowany w postaci fumaranu.

Ostatecznie argininę hydrolizuje arginaza w wyniku, czego powstaje mocznik i ornityna. Ornityna jest następnie transportowana z powrotem do mitochondrium gdzie rozpoczyna się kolejny cykl. Mocznik powstały w wyniku cyklu mocznikowego jest wydalany. Człowiek w ciągu roku wydala około 10 kg mocznika.

_________________________________________________________________________________
Cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa, cykl kwasów trikarboksylowych ) jest ciągiem reakcji zachodzących w
mitochondriach, w wyniku których reszty acetylowe w formie acetylo-CoA (CH3-CO-S-CoA) ulegają katabolizmowi z uwolnieniem równoważników wodorowych.

Rola cyklu kwasu cytrynowego polega na:
- działaniu jako wspólny szlak końcowy utleniania:
* węglowodanów
* lipidów
* białek

- związku pośrednim z takimi procesami jak
* glukoneogeneza
* transaminacja
* deaminacja
* synteza kwasów tłuszczowych
Kluczowym enzymem, umożliwiającym przejście z cyklu do głównego szlaku glukoneogenezy, jest karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa, katalizująca reakcję dekarboksylacji szczawiooctanu do fosfoenolopirogronianu z GTP jako źródłem fosforanu bogatoenergetycznego:

szczawiooctan + GTP → fosfoenolopirogronian + CO2 + GDP


W reakcjach transaminacji katalizowanych przez transaminazy wytwarza się:

* pirogronian z alaniny
* szczawiooctan z asparaginianu
* α-ketoglutaran z glutaminianu

asparaginian + pirogronian → szczawiooctan + alanina
glutaminian + pirogronian → α-ketoglutaran + alanina

Ponieważ reakcje te są odwracalne, cykl służy również jako źródło szkieletów węglowych do syntezy aminokwasów endogennych.


Synteza kwasów tłuszczowych przebiega poza mitochondrium, więc acetylo-CoA musi zostać przetransportowany przez nieprzepuszczalną dla niego błonę mitochondrialną.
Dokonuje się to przez:

* utworzenie z acetylo-CoA cytrynianu w cyklu kwasu cytrynowego
* przetransportowanie cytrynianu z mitochondrium
* utworzenie acetylo-CoA w cytozolu przez rozszczepienie cytrynianu


Cechy różniące syntezę kwasów tłuszczowych od ß-oksydacji

* Biosynteza kwasów tłuszczowych zachodzi w cytozolu.
* Intermediaty biosyntezy związane są z ACP.
* Enzymy (u wyższych organizmów) są połączone w kompleks enzymatyczny, zwany syntazą kwasów tłuszczowych.
* Rosnący łańcuch kwasu tłuszczowego ulega elongacji przez kolejne dobudowywanie jednostek dwuwęglowych pochodzących z acetylo-CoA. Aktywowanym donorem tych jednostek podczas elongacji łańcuchów jest malonylo-ACP. Reakcja elongacji przebiega kosztem energii powstającej przez uwolnienie CO2.
* Związkiem redukującym jest NADPH.
* Elongacja katalizowana przez kompleks syntazy kwasów tłuszczowych zatrzymuje się po zsyntetyzowaniu łańcucha 16-węglowego – palmitynianu.
* Do dalszej elongacji oraz syntezy wiązań podwójnych potrzeba udziału innych układów enzymatycznych.