ObrazE230

dolania

lonloku

Związki zawierające azot nie mogą być magazynowane tak jak węglowo dany (glikogen) czy lipidy (triacylogkerole) (patrz tematy J6 i K4) Tak więc azot przyjmowany w nadmiarze w stosunku do potrzeb organizmu jest wydalany. Nadmiar azotu jest przekształcany w amoniak, a następnie wydalany przez żywe organizmy jednym z trzech sposobów. Wiele zwierząt wodnych wydala amoniak bezpośrednio do otaczającej wody Ptaki i gady lądowe wydalają amoniak w postaci kwasu moczowego, natomiast większość kręgowców lądowych przed wydaleniem przekształca amoniak w mocznik Te trzy klasy organizmów określamy odpowiednio jako: amonoteliczne, urykoteliczne i ureoteliczne.

fM

ocznikowy

Mocznik jest syntetyzowany w wątrobie w cyklu mocznikowym. Następnie jest wydzielany do krwiobiegu, filtrowany przez nerki i wydalany z moczem. Cykl mocznikowy byl pierwszym cyklicznym szlakiem metabolicznym odkrytym przez Hansa Krebsa i Kurta Henseleita w 1932 roku, 5 lat przed wyjaśnieniem przez Krebsa cyklu kwasu cytrynowego (patrz temat Ll). Oto sumaryczna reakcja cyklu mocznikowego:

NH4* ♦ HCOj* ♦ HjO ♦ 3 ATP ♦ asparaginian —>

—s mocznik ♦ 2 ADP ♦ AMP ♦ 2 P, ♦ PPj ♦ fumaran

jeden z atomów azotu w moczniku pochodzi z amoniaku, drugi jest przeniesiony z aminokwasu — asparaginianu, natomiast atom węgla pochodzi z CO]. Omityna, aminokwas, który nie należy do 20 podstawowych aminokwasów i który nie występuje w białkach, jest przenośnikiem atomów azotu i węgla. Cykl mocznikowy składa się z pięciu reakcji enzymatycznych (rys. 1), z których pierwsze dwie są umiejscowione w mito-chondriach, a kolejne trzy w cytozolu:

1.    Syntetay karbamoilofosforanowa, która właściwie nie należy do cyklu mocznikowego, katalizuje aktywację i kondensację amoniaku (pochodzącego z oksydacyjnej dcaminacji glutaminianu przez dehydrogenazę glutaminianową; temat M2) z CO2 (w postaci wodorowęglanu HCO3'), prowadzącą do utworzenia karbamoilofosforanu. Hydroliza dwóch cząsteczek ATP sprawia, że reakcja ta jest praktycznie nieodwracalna.

2.    Druga reakcja zachodzi również w mitochondriach i polega na prze niesieniu grupy karbamoilowej z karbamoilofosforanu na omitync przez karbamołlotransferazę omitynową. W reakcji tej powstaje inny, również nie należący do podstawowych, aminokwas cytrulina, która jest następnie transportowana z mitochondrium do cytozolu, gdzie zachodzą pozostałe reakcje cyklu.

3.    Cytrulina ulega następnie kondensacji z asparaginianem, z którego pochodzi drugi atom azotu w moczniku, do argininobursztynianu w reakcji katalizowanej przez syntetazę argininobursztynłanową Reakcja ta przebiega dzięki hydrolizie ATP do AMP i PP, oraz zachodzącej potem hydrolizie pirofosforanu. Tak więc obydwa wiązania wysokoenergetyczne w ATP są ostatecznie rozszczepione.

4.    Liaza argininobursztynianowa usuwa następnie szkielet węglowy asparaginianu z argininobursztynianu w postaci fumaranu, pozostawiając atom azotu w drugim produkcie — argininie. Ponieważ argi-

2A.P .HCCS- N».®

Ka/Damaffllo^onm    O-C-NH.

lunaran

Pyt f. Cykl mocznikowy. Enzymom! togo cyklu są: (1) syntataza karbamotlołosforanowa;

(2) karóamoiotransleraza omtynowa; (3) tyntalaza argamobursztyrUanowa. (4) Oaza argininobursztynianowa l(S)arginaza

nina powstaje w cyklu mocznikowym, w organizmach ureotelicznych jest zaliczana do związków endogennych. Arginina jest bezpośrednim prekursorem mocznika.

5. Mocznik powstaje z argininy w reakcji katalizowanej przez arginazę, z równoczesną regeneracją omityny. Omityna jest następnie transportowana z powrotem do mitochondrium i może znowu przyłączyć kolejną cząsteczkę karbamoilofosforanu.

Połączenia    Synteza fumaranu przez liazę argininobursztynianową łączy cykl moczni-

* cyklem kwasu kowy z cyklem kwasu cytrynowego (rys. 2). Fumaran jest metabolitem cytrynowego pośrednim tego ostatniego cyklu, w którym po uwodnieniu tworzy jabłczan, utleniany dalej do szczawiooctanu (patrz temat LI).