Пути связывания аммиака

1. Аспарагиновая и глутаминовая кислоты осуществляют первичное связывание NH₃ в момент его образования в клетке.Ферменты - аспарагинсинтетаза и глутаминсинтетаза - лигазы. Необходимым условием является участие АТФ.

Синтез глутамина происходит особенно активно в мышцах, мозге, печени. Часть аммиака связывается с a-кетоглутаровой кислотой.

Глутамин и аспарагин выделяются с мочой в небольшом количестве. Предполагают, что они выполняют функцию переноса аммиака в нетоксичной форме.

Амидирование аспарагиновой и глутаминовой кислот может происходить и в том случае, если они находятся в составе белковой молекулы. Тем самым обеспечивается немедленное связывание аммиака везде, где он возникает в результате обмена веществ.

2. Мочевина — основной конечный продукт белкового обмена у многих животных. Азот мочевины составляет около 90 % всего выводимого азота. Синтез мочевины происходит в печени. Этот процесс происходит в несколько стадий, образующих орнитиновый цикл мочевинообразования Кребса.

1. Образование карбамоилфосфата из NH₃, CO₂ и АТФ при действии карбамоилфосфатсинтетазы. Макроэргическое соединение карбамоилфосфат – метаболически активная форма аммиака:

NH₃+ CO₂ + 2 АТФ + Н₂О ® H₂N-СО-ОРО₃Н₂ + 2АДФ + Н₃РО₄

В организме человека открыты два пути синтеза карбамоилфосфата:

а) реакция под действием фермента аммиакзависимой карбамоилфосфатсинтетазы. Открыта в митохондриях клеток печени и используется преимущественно для синтеза аргинина и мочевины;

б) реакция, катализируемая глутаминзависимой карбамоилфосфатсинтетазой. Донором аминогруппы является глутамин. Открыта в цитозоле, используется преимущественно для синтеза пиримидиновых нуклеотидов.

2. Конденсация орнитина и карбамоилфосфата, фермент орнитинкарбамоилтрансфераза. 1 и 2 реакции протекают в митохондриях.

3. Цитруллин переходит в цитозоль и там реагирует с аспарагиновой кислотой, образуется аргининосукцинат. Фермент - аргининосукцинатсинтетаза.

4. Аргининсукцинат распадается на аргинин и фумарат. Фермент – аргининосукцинатлиаза.

5. Гидролиз аргинина с образованием мочевины. Фермент - аргиназа.

Образовавшийся орнитин вновь вовлекается в цикл образования мочевины. Фумарат превращается в аспартат:

фумарат ® пируват ® аспартат

На 1 моль синтезирующейся мочевины расходуется 3 моль АТФ.

Суммарное уравнение синтеза мочевины:

Полный набор ферментов орнитинового цикла есть только в гепатоцитах. Орнитиновый цикл функционирует только в печени, а катаболизм аминокислот происходит и в других органах. Основными транспортными формами азота в печень являются глутамин, аланин и аммиак.

3. Некоторое количество аммиака выводится с мочой в виде аммонийных солей. Образование аммиака происходит в почках, главным образом из глутамина. Аммиак акцептирует протон, образуя аммонийную соль. Для иона аммония мембрана непроницаема. Образование и экскреция аммиака почками представляют собой механизм экскреции протонов (в составе NH₄⁺). Экскреция аммиака с мочой в норме невелика — около 0,5 г в сутки. Она повышается при ацидозе (до 20 раз больше нормы). При алкалозе экскреция аммиака отсутствует.

4. Азот выводится в форме креатинина, который образуется из креатина и креатинфосфата, выделяется из организма значительная часть азота аминокислот.

5. Часть аммиака используется на биосинтез аминокислот путем восстановительного аминирования a-кетокислот. Это главный путь новообразования аминокислот в организме человека. Эта реакция - обращение окислительного дезаминирования аминокислот. Возможно восстановительное аминирование любой кетокислоты. Но активно подвергаются восстановительному амиинированию a-кетоглутаровая кислота и пировиноградная кислота:

Остальные аминокислоты образуются в результате реакций трансаминирования аспарагиновой и глутаминовой кислот и аланина с соответствующими кетокислотами. Поэтому аланин, аспарагиновую и глутаминовую кислоты называют первичными аминокислотами, а все остальные - вторичными.