Zodat het menselijk lichaam normaal blijftlevensonderhoud, ontwikkelde hij mechanismen voor het verwijderen van giftige stoffen. Onder hen is ammoniak het eindproduct van het metabolisme van stikstofhoudende verbindingen, voornamelijk eiwitten. NH3 giftig voor het lichaam en, net als elk ander gif, wordt uitgescheiden via het uitscheidingssysteem. Maar voordat ammoniak een aantal opeenvolgende reacties ondergaat, die de ornithinecyclus wordt genoemd.
Niet alle dieren worden gekenmerkt door de afgifte van ammoniak.in de omgeving. Alternatieve eindproducten van stikstofmetabolisme zijn urinezuur en ureum. Dienovereenkomstig worden drie soorten stikstofmetabolisme genoemd, afhankelijk van de vrijgekomen stof.
Ammoniotelisch type. De laatste stof hier is ammoniak. Het is een kleurloos gas, oplosbaar in water. Ammoniotelia is kenmerkend voor alle vissen die in zout water leven.
Urethelium type. Dieren die worden gekenmerkt door ureotheel laten ureum in de omgeving vrij. Voorbeelden zijn zoetwatervissen, amfibieën en zoogdieren, waaronder mensen.
Uricotelisch type.Dit omvat die vertegenwoordigers van de dierenwereld waarin urinezuurkristallen de laatste metaboliet zijn. Deze stof, als product van stikstofmetabolisme, wordt aangetroffen bij vogels en reptielen.
In elk van deze gevallen is het de taak van het uiteindelijke metabolische product om onnodige stikstof uit het lichaam te verwijderen. Als dit niet gebeurt, worden celbelasting en remming van belangrijke reacties waargenomen.
Ureum is een koolzuuramide.Het wordt gevormd uit ammoniak, kooldioxide, stikstof en aminogroepen van bepaalde stoffen tijdens de reacties van de ornithinecyclus. Ureum is een uitscheidingsproduct van ureothelische dieren, inclusief mensen.
Ureum is een van de manieren waarop overtollige stikstof uit het lichaam wordt uitgescheiden. De vorming van deze stof heeft namelijk een beschermende functie de voorloper van ureum, ammoniak, is giftig voor menselijke cellen.
Bij het verwerken van 100 g proteïne van verschillende aard, wordt 20-25 g ureum uitgescheiden in de urine. De stof wordt in de lever gesynthetiseerd en komt vervolgens met de bloedstroom de nefron van de nier binnen en wordt samen met de urine uitgescheiden.
In het hele menselijke lichaam is er geeneen cel waarin absoluut alle enzymen van de ornithinecyclus aanwezig zullen zijn. Behalve voor hepatocyten natuurlijk. De functie van levercellen bestaat niet alleen uit de synthese en vernietiging van hemoglobine, maar ook uit het uitvoeren van alle reacties van ureumsynthese.
De beschrijving van de ornithine-cyclus past bij diehet feit dat het de enige manier is om stikstof uit het lichaam te verwijderen. Als in de praktijk de synthese of werking van de belangrijkste enzymen wordt geremd, stopt de synthese van ureum en sterft het lichaam door een teveel aan ammoniak in het bloed.
De ureumsynthesecyclus vindt plaats in verschillende fasen.Het algemene schema van de ornithine-cyclus wordt hieronder weergegeven (afbeelding), dus we zullen elke reactie afzonderlijk analyseren. De eerste twee stadia vinden direct plaats in de mitochondriën van levercellen.
HH3 reageert met kooldioxide ten koste van tweeATP-moleculen. Door deze energieverslindende reactie wordt carbamoylfosfaat gevormd, dat een hoogenergetische binding bevat. Dit proces wordt gekatalyseerd door het enzym carbamoylfosfaatsynthetase.
Carbamoylfosfaat reageert met ornithine onder invloed van het enzym ornithine carbamoyltransferase. Als gevolg hiervan wordt de hoogenergetische binding vernietigd en door zijn energie wordt citrulline gevormd.
De derde en volgende stadia vinden niet plaats in mitochondriën, maar in het cytoplasma van hepatocyten.
Er is een reactie tussen citrulline en aspartaat. Met de uitgave van 1 ATP-molecuul en onder invloed van het enzym argininesuccinaatsynthase wordt argininesuccinaat gevormd.
Argininesuccinaat wordt in combinatie met het enzym arginine barnsteenzuurlyase afgebroken tot arginine en fumaraat.
Arginine wordt in aanwezigheid van water en onder invloed van arginase afgebroken tot ornithine (1 reactie) en ureum (eindproduct). De cyclus is gesloten.
De ornithine-cyclus is een energieverbruikend proces, metdie de hoogenergetische bindingen van adenosinetrifosfaat (ATP) -moleculen verbruikt. Tijdens alle 5 reacties worden in totaal 3 ADP-moleculen gevormd. Daarnaast wordt energie gestoken in het transport van stoffen van de mitochondriën naar het cytoplasma en vice versa. Waar komt ATP vandaan?
Fumaraat, dat werd gevormd in de vierde reactie,kan worden gebruikt als substraat in de tricarbonzuurcyclus. Tijdens de synthese van malaat komt NADPH vrij uit fumaraat, wat resulteert in 3 ATP-moleculen.
De deamineringsreactie van glutamaat speelt ook een rol bij de energievoorziening van levercellen. Tegelijkertijd komen er ook 3 ATP-moleculen vrij, die voor de synthese van ureum gaan.
Normale cascade van ureumsynthesereactiesfunctioneert op 60% van de mogelijke waarde. Met een verhoogd eiwitgehalte in voedsel worden reacties versneld, wat leidt tot een toename van de algehele efficiëntie. Metabole stoornissen van de ornithinecyclus worden waargenomen tijdens hoge lichamelijke inspanning en langdurig vasten, wanneer het lichaam zijn eigen eiwitten begint af te breken.
Regulatie van de ornithine-cyclus kankomen ook voor op biochemisch niveau. Hier is het doelwit het belangrijkste enzym carbamoylfosfaatsynthetase. De allosterische activator is N-acetylglutamaat. Met zijn hoge gehalte in het lichaam verlopen de ureumsynthesereacties normaal. Bij een gebrek aan de stof zelf of zijn voorlopers, glutamaat en acetyl-CoA, verliest de ornithinecyclus zijn functionele belasting.
De reacties van beide processen vinden plaats in de mitochondriale matrix. Hierdoor is het mogelijk dat sommige organische stoffen deelnemen aan twee biochemische processen.
Met2 en adenosinetrifosfaat, die worden gevormd in de citroenzuurcyclus, zijn voorlopers van carbamoylfosfaat. ATP is ook een essentiële energiebron.
Ornithine-cyclus, waarvan de reacties plaatsvinden inleverhepatocyten is een bron van fumaraat, een van de belangrijkste substraten in de Krebs-cyclus. Bovendien geeft deze stof als gevolg van verschillende stapsgewijze reacties aanleiding tot aspartaat, dat op zijn beurt wordt gebruikt bij de biosynthese van de ornithinecyclus. De reactie met de deelname van fumaraat is een bron van NADP, met behulp waarvan ADP kan worden gefosforyleerd tot ATP.
De overgrote meerderheid van de stikstof komt het lichaam binnende samenstelling van eiwitten. Tijdens het metabolisme worden aminozuren vernietigd, ammoniak wordt gevormd als het eindproduct van metabolische processen. De ornithine-cyclus is een reeks opeenvolgende reacties, waarvan de belangrijkste taak is om NH te ontgiften3 door het om te zetten in ureum. Ureum komt op zijn beurt het nefron van de nier binnen en wordt uitgescheiden in de urine.
Bovendien is de ornithinecyclus een nevenbron van arginine, een van de essentiële aminozuren.
Verstoringen van de synthese van ureum kunnen leiden tot een ziekte zoals hyperammoniëmie. Deze pathologie wordt gekenmerkt door een verhoogde concentratie van ammoniumionen NH4+ in menselijk bloed. Deze ionen hebben een nadelige invloed op de levensduur van het lichaam, doordat ze sommige belangrijke processen uitschakelen of vertragen. Het negeren van deze ziekte kan dodelijk zijn.
