Przebieg i lokalizacja
dwóch z czterech etapów
biosyntezy mocznika:
transport amoniaku i
reakcje cyklu
mocznikowego. Udział
wątroby i mięśni w
gospodarce azotowej
ustroju- cykl alaninowy.

Michalina Szczęsna
Kinga Wilkus
grupa II

Biosynteza
mocznika jest
procesem złożonym
z czterech etapów:



Transaminacji



Deaminacji oksydacyjnej



Transportu amoniaku



Reakcji cyklu mocznikowego

Amoniak:

• Pochodzi głównie z α-aminowego azotu i jest dla

ludzi potencjalnie toksyczny (przyczynia się do
uszkodzenia komórek ośrodkowego układu
nerwowego, działa drażniąco na skórę i błony
śluzowe). Mechanizmy, które powodują, że
amoniak jest toksyczny, nie są całkowicie
poznane.

• Człowiek usuwa amoniak przez przekształcenie

go w nietoksyczny związek chemiczny —
mocznik.

• Prawidłowy przebieg szlaku metabolicznego,

który przekształca amoniak w mocznik — cykl
mocznikowy —jest istotny do utrzymania
zdrowia.

• Jest wytwarzany przez wszystkie komórki
ciała człowieka, a potem jest transportowany
przez krew do nerek i wątroby. W wątrobie
bierze udział w biosyntezie mocznika.

Wydalanie amoniaku:

• NERKI

–

uwalniany do moczu amoniak

pochodzi z aminokwasów

wewnątrzkanalikowych
( katalizowane przez nerkową
glutaminazę ).

• WĄTROBA

- tworzenie mocznika

• MIĘŚNIE

– tworzenie glutaminianu

WIĘKSZOŚĆ KRĘGOWCÓW
LĄDOWYCH PRZEKSZTAŁCA JON
AMONOWY W MOCZNIK

Część jonów amonowych powstających w wyniku rozkładu
aminokwasów zostaje wykorzystana w biosyntezie związków
azotowych. U większości kręgowców lądowych nadmiar
jonów jest przekształcany w mocznik, a następnie wydalany.
Takie organizmy określa się jako

ureoteliczne

.

U kręgowców lądowych synteza mocznika odbywa się w

cyklu mocznikowym .

Cykl mocznikowy, zaproponowany w

roku 1932 roku przez Hansa Krebsa i Kurta Henseleita, to
najwcześniej odkryty szlak metaboliczny.

 

Cykl mocznikowy

Cykl przemian
biochemicznych
(reakcji
enzymatycznych)
trzech
aminokwasów:
ornityny, cytruliny
i argininy
prowadzący do
powstania
mocznika.

 

Cykl mocznikowy

1. TWORZENIE KARBAMOILOFOSFORANU:

Karbamoilofosforan jest prostą cząsteczką, ale jego
synteza jest procesem złożonym. Reakcje 3 etapów
powstawania karbamoilofosforanu są katalizowane
przez

syntetazę karbamoilofosforanu

. Reakcja

rozpoczyna się od fosforylacji jonów
wodorowęglanowych, co prowadzi do powstania
karboksyfosforanu, który reaguje następnie z jonem
amonowym, tworząc kwas karbaminowy. W
końcowym etapie druga cząsteczka ATP fosforyluje
kwas karbaminowy, w wyniku czego powstaje
karbamoilofosforan

2

.

TWORZENIE CYTRULINY

:

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. Uwalnianie jonów amonowych w wyniku działania

dehydrogenazy glutaminianowej

, jego włączanie do

karbamoilofosforanu, a następnie synteza cytruliny,
odbywają się w matrix mitochondrialnym.

3. TWORZENIE ARGININOBURSZTYNIANU

Cytrulina jest transportowana do cytoplazmy,
gdzie ulega kondensacji z asparaginianem, który
jest donorem drugiej grupy aminowej, włączanej do
mocznika. Reakcja ta, prowadząca do powstania
argininobursztynianu, jest katalizowana przez

syntetazę argininobursztynianu

.

4. TWORZENIE ARGININY I FUMARANU

Liaza argininobursztynianowa

rozszczepia

cząsteczkę argininobursztynianu do argininy i
fumaranu. W ten sposób łańcuch węglowy
asparaginianu zostaje zachowany w postaci
fumaranu. Ta reakcja zachodzi w cytoplazmie

.

5. TWORZENIE MOCZNIKA

Ostatecznie argininę hydrolizuje

arginaza

, w

wyniku czego powstaje mocznik i ornityna.
Reakcja ta zachodzi w cytoplazmie. Ornityna jest
następnie transportowana z powrotem do
mitochondrium, gdzie rozpoczyna kolejny cykl.
Mocznik powstający w wyniku cyklu mocznikowym
jest wydalany. Człowiek wydala w ciągu roku około
10 kg mocznika.

Cykl alaninowy



Cykl metaboliczny, w którym glukoza i alanina krążą pomiędzy
wątrobą i mięśniami.

 Degradacja większości aminokwasów odbywa się w wątrobie, w

innych tkankach może również dochodzić do rozkładu
aminokwasów.

Np. mięśnie zużywają aminokwasy jako paliwo komórkowe w

czasie przedłużających się ćwiczeń lub głodu.

 W jaki sposób azot jest przetwarzany przez te tkanki? Podobnie

jak w wątrobie, pierwszym etapem jest usunięcie azotu z
aminokwasu. Mięśnie nie zawierają jednak enzymów cyklu
mocznikowego, zatem uwolniony azot musi mieć odpowiednią
formę, umożliwiającą jego wchłonięcie przez wątrobę i dalsze
przekształcenie w mocznik.

1 Glikogen  (zw. pośredni glukozo-1-fosforan)  glukozo-6-
fosforan

2 Glukozo-6-fosforan  (glikoliza)  pirogronian

3 Pirogronian + aminokwas
(transaminacja,

aminotransferaza

) alanina

4 Alanina (transaminacja) pirogronian

5 Pirogronian (dzięki ATP z B-oksydacji)  glukozo-6-fosforan

6 Glukozo-6-fosforan  (hydroliza)  glukoza + fosforan
nieorganiczny

7 Glukoza z wątroby

 krew  do mięśni

Uproszczony schemat reakcji w cyklu alaninowym:

mięśnie

wątroba

Opis cyklu alaninowego



Jednym z głównych źródeł energii w tkance mięśniowej jest glikogen. Ponieważ nie
występuje w niej enzym glukozo-6-fosfataza, utworzony z glikogenu mięśniowego (poprzez
związek pośredni glukozo-1-fosforan) glukozo-6-fosforan może zostać wykorzystany
jedynie w obrębie komórki, w której powstał, ufosforylowana cząsteczka glukozy nie może
bowiem przebyć błony komórkowej. Jednakże atomy węgla wchodzące w skład glikogenu
mięśniowego mogą się znaleźć w krążącej we krwi glukozie.



Glukozo-6-fosforan wchodzi na szlak glikolizy, którego produktem jest pirogronian. Związek
ten, reagując z aminokwasem, może zostać dzięki aminotransferazie (transaminazie)
przekształcony w aminokwas alaninę, grupa karbonylowa z drugiego atomu węgla
pirogronianu przeniesie się zaś w miejsce byłej grupy aminowej (-NH2) poprzedniego
aminokwasu, co uczyni z niego ketokwas. Dodatkowo kolejne porcje alaniny mogą
pochodzić z białek, których w sytuacji przedłużającego się głodu mięsień używa jako źródło
energii.



Powstała w tkance mięśniowej alanina przedostaje się do krwi, a razem z nią do wątroby.
Tam po raz drugi ulega transaminacji, ponownie z aminokwasu stając się ketokwasem
(pirogronianem). Grupa aminowa zostaje przekazana na inny ketokwas który w reakcji tej
staje się aminokwasem. Pirogronian dzięki ATP z β-oksydacji może zostać, zwłaszcza w
okresie niedoboru glukozy we krwi, przekształcony ponownie w heksozę na drodze
glukoneogenezy. Powstający glukozo-6-fosforan jest hydrolizowany do glukozy i fosforanu
nieorganicznego, w komórkach wątroby. Glukoza opuszcza hepatocyty i z krwią udaje się
do tkanek, w których jest na nią zapotrzebowanie. Może w ten sposób wrócić do mięśni, by
cykl się zamknął, jednakże znacznie bardziej potrzebna jest w mózgu i erytrocytach, które
nie korzystają z kwasów tłuszczowych jako źródła energii.