

Mocznik

to główny produkt wydalania

namiaru azotu przez organizmy

ureoteliczne (przede wszystkim ssaki i płazy

lądowe).



Biosynteza mocznika

= proces ureogenenzy

ma charakter cykliczny, a kolejnymi

ogniwami są: ornityna, cytrulina i arginina.

Głównym celem tego procesu jest usunięcie

nadmiaru mocznika, który wytwarzany jest

podczas deaminacji oksydacyjnej

aminokwasów, głównie L-glutaminianu

Miejsca biosyntezy
mocznika



Proces ureogenezy zachodzi przede wszystkim w

wątrobie

, a

także w niewielkim stopniu w

mózgu

.



W nerkach występują tylko niektóre enzymy cyklu

mocznikowego



Wszystkie enzymy ureogenezy znajdują się w błonie śluzowej

przedżołądków przeżuwaczy, lecz jest ich bardzo mało więc ich

rola w tworzeniu mocznika jest niewielka



Przeżuwacze znacznie szybciej uzuwają amoniak z krwi dzięki

wyższej aktywności wnzymów cyklu mocznikowego w tkance

wątrobowej



W komórce cykl mocznikowy zachodzi częściowo w

mitochodrium

, dotyczy to syntezy karbamoilofosforanu i

cytruliny; a także w

cytozolu

, gdzie odbywa się synteza

arginiobursztynianu i uwalnianie mocznika.



Synteza karbomoilofosforanu i cytruliny zależna jest od

właściwości błon mitochondrialnych, przez które transportowane

są ornityna i cytrulina, będące głównymi metabolitami tego

cyklu.

1.Cykl mocznikowy

1.Cykl mocznikowy

rozpoczyna się od syntezy

rozpoczyna się od syntezy

karbamoilofosforanu z CO2

karbamoilofosforanu z CO2

i NH3. Reakcja

i NH3. Reakcja

katalizowana jest przez

katalizowana jest przez

enzym: syntetaza

enzym: syntetaza

karbomoilofosforanowa, a

karbomoilofosforanowa, a

niezbędnym kofaktorem

niezbędnym kofaktorem

do tej reakcji jest N-

do tej reakcji jest N-

acetyloglutaminian.

acetyloglutaminian.

W reakcji tej zużywane są

W reakcji tej zużywane są

dwie cząsteczki ATP. Jest to

dwie cząsteczki ATP. Jest to

reakcja nieodwracalna

reakcja nieodwracalna

2. Następnie pod

2. Następnie pod

wpływem

wpływem

karbamoilotransferaz

karbamoilotransferaz

y L-ornitynowej

y L-ornitynowej

zachodzi

zachodzi

kondensacja

kondensacja

karbomoilofosforanu

karbomoilofosforanu

z ornityną i w wyniku

z ornityną i w wyniku

tego powstaje

tego powstaje

cytrulina. Zachodzi

cytrulina. Zachodzi

to dzięki

to dzięki

przenoszeniu reszty

przenoszeniu reszty

karbamoilowej z

karbamoilowej z

karbamoilofosforanu

karbamoilofosforanu

na grupę 5 –

na grupę 5 –

aminową ornityny

aminową ornityny

3. Cytrulina przenika do

3. Cytrulina przenika do

cytozolu. Następnie pod

cytozolu. Następnie pod

wpływem syntetazy

wpływem syntetazy

arginiobursztynianowej

arginiobursztynianowej

asparaginian i cytrulina

asparaginian i cytrulina

łączą się przez grupę

łączą się przez grupę

aminową asparginianu i

aminową asparginianu i

tworzą

tworzą

arginiobursztynian.

arginiobursztynian.

W reakcji tej zuzywana

W reakcji tej zuzywana

jest cząsteczka ATP.

jest cząsteczka ATP.

4.Odwracalne

4.Odwracalne

rozszczepienie

rozszczepienie

arginiobursztynianu do

arginiobursztynianu do

argininy i fumaranu.

argininy i fumaranu.

Katalizuje tę reakcję liaza

Katalizuje tę reakcję liaza

argininonbursztynianowa.

argininonbursztynianowa.

Azot z grupy NH2 zostaje

Azot z grupy NH2 zostaje

przekazany do grupy

przekazany do grupy

guanidynowej argininy.

guanidynowej argininy.

5. Cykl zamyka

5. Cykl zamyka

hydrolityczne

hydrolityczne

rozszczepienie

rozszczepienie

grupy

grupy

guanidynowej

guanidynowej

argininy przez

argininy przez

arginazę na

arginazę na

mocznik i ornitynę

mocznik i ornitynę



W wyniku pełnego obrotu cyklu
mocznikowego z 1 cząsteczki CO2 i 2
cząsteczek NH3 tworzy się 1 cząsteczka
mocznika



Na syntezę 1 cząsteczki mocznika są
zużywane 4 wiązania
wysokoenergetyczne ( 3 z hydrolizy ATP
i 1 z hydrolizy difosforanu)



Jest to więc kosztowne ale konieczne ze
względu na dużą toksyczność amoniaku

Powiązanie cyklu

mocznikowego z cyklem Krebsa



Synteza fumaranu zazębia cykl

mocznikowy z Cyklem Krebsa



Fumaran odłaczony od

argininobursztynianu może wchodzić

do Cyklu Krebsa



Cykl Krebsa pośrednio wytwarza ATP

dla cyklu mocznikowego



Asparginian wytwarzany jest w wyniku

transaminacji szczawiooctanu –

metabolitu Cyklu Krebsa

Toksyczność amoniaku



Wyciąganie -ketoglutaranu z cyklu Krebsa zaburzenia

energetyczne

, szczególnie w mózgu



kwas glutaminowy wiąże NH3 glutamina



ubywa kwasu glutaminowego neuroprzekaźnik

nie powstaje

GABA

(kwas gamma-aminomasłowy)





encefalopatia wątrobowa



wzrost pH płynów komórkowych



hamuje metabolizm aminokwasów i gromadzenie energii

w komórce reakcja katalizowana przez dehydrogenazę

glutaminową przesunięta w kierunku tworzenia

glutaminianu



interferuje z wieloma funkcjami błon, szczególnie z

aktywnym transportem jednowartościowych kationów

Toksyczność amoniaku



Główna droga usuwania NH3 z organizmu – cykl
mocznikowy. Zablokowanie któregokolwiek z etapów cyklu
prowadzi do hiperamonemii.



Zwiększone stężenie NH3 we krwi prowadzi do
niekontrolowanej syntezy glutaminy i glutaminianu,
bezpośrednio odpowiedzialnej za uszkodzenia mózgu ( nie
powstaje neuroprzekaźnik GABA)



Amoniak powoduje nadmierne zużywanie 2-oksoglutaranu
do wytwarzania glutaminianu (dehydrogenaza
glutaminianowa) – NAD nie może być wykorzystany w
łańcuchu oddechowym – zaburzenia energetyczne.



Hamowanie cyklu Krebsa – następstwem zwiększone
wytwarzanie ciał ketonowych z gromadzącego się kwasu
octowego (wzrost pH płynów komórkowych)