Синтез мочевины (уреогенез)

Аминный азот выводится из организма человека в виде мочевины, которая синтезируется в орнитиновом цикле, открытом Кребсом и Гензелейтом в 1932 году (за 5 лет до открытия ЦТК).

Общая характеристика синтеза мочевины:

1. Это циклический метаболический процесс.
2. Носителем в цикле служит аминокислота – орнитин (орнитиновый цикл).
3. Один из атомов азота мочевины происходит из аммиака, другой – из аспартата.
4. Углеродный атом мочевины происходит из углекислого газа.
5. Энергетически процесс обеспечивается гидролизом трех молекул АТФ.

I-й этап – образование карбамоилфосфата – происходит в матриксе митохондрий гепатоцитов.

Эта реакция катализируется ферментом – карбамоилфосфатсинтетазой I. Коферментом является биотин, аллостерическим активатором – N-ацетилглутамат. Для осуществления реакции необходимы 2 молекулы АТФ. 1-я обеспечивает карбоксилирование биотина («активация» CO₂), вторая – образование карбамоилфосфата.

Далее карбамоилфосфат вступает в циклический процесс, в котором аминокислота орнитин играет роль носителя (орнитиновый цикл):

1-я реакция – взаимодействие карбамоилфосфата с орнитином с образованием цитруллина. Катализирует реакцию фермент орнитинкарбамоилтрансфераза. Энергетически реакция обеспечивается гидролизом макроэргической связи карбамоилфосфата.

2-я реакция – синтез аргининосукцината. Цитруллин взаимодействует с аспартатом под действием фермента аргининосукцинатсинтетазы. Синтез обеспечивается энергией гидролиза двух макроэргических связей АТФ.

3-я реакция – образование аргинина. Аргининосукцинат под действием аргининосукцинатлиазы расщепляется до аргинина и фумарата.

4-я реакция – образование мочевины. Аргинин гидролизуется с образованием мочевины и орнитина (цикл замыкается). Реакция катализируется ферментом аргиназой.

Суммарная реакция процесса:

NH₃ + 3АТФ + асп + 2H₂O мочевина + 2АДФ + АМФ + 2H₃PO₄ +

H₂P₂O₇ + фумарат

Т.о. 1-я аминогруппа в молекуле мочевины происходит из аммиака

2-я – из аспартата

карбонил – из углекислого газа.

Первые две реакции синтеза мочевины осуществляются в матриксе митохондрий – там же, где и ЦТК. И между этими двумя циклами существует определенная взаимосвязь – через вещество и через энергию.

1. образующийся в ЦТК углекислый газ включается в синтез карбамоилфосфата;

2. интермедиат ЦТК – оксалоацетат, переаминируясь, превращается в аспартат, который включается в орнитиновый цикл;

Рис.8-3. Схема цикла образования мочевины в печени человека (орнитинового цикла).