Tahap siklus urea, enzim, fungsi, regulasi

Dia Siklus urea, Juga dikenal sebagai siklus ornithine, ini adalah proses metabolisme yang melaluinya amonium (NH4+), yang diproduksi selama katabolisme asam amino, diubah menjadi produk ekskresi dan dihilangkan dari tubuh dengan urin dalam bentuk urea.

Manusia, serta banyak hewan darat lainnya, menggunakan bagian dari energi yang mereka miliki untuk membuat kata asam amino, yaitu, untuk menurunkannya menjadi "bagian" yang lebih kecil dan mendapatkan dari lebih banyak energi atau molekul untuk "konstruksi" senyawa baru ini dapat digunakan oleh sel mereka.

Secara umum, substrat utama untuk tujuan ini berasal dari daur ulang protein sel yang terdegradasi, dari degradasi usus protein yang dicerna dengan makanan dan metabolisme protein tubuh, produk puasa atau kondisi patologis.

Langkah pertama untuk degradasi asam amino terdiri dari "pemisahan" gugus amino dari sisa kerangka karbon dan, dalam banyak kasus, gugus amino ini ditransfer ke molekul α-zetoglutarate untuk membentuk glutamat melalui a reaksi transaminasi.

Pada mamalia, glutamat diangkut ke mitokondria sel hati, di mana enzim yang disebut glutamat dehidrogenase melepaskan gugus amino dari reaksi transaminasi sebelumnya dalam bentuk ion amonium (NH4+).

Ion Ammonium (Sumber: Roland Mattern / Domain Publik, melalui Wikimedia Commons)

Dalam beberapa kain, glutamat tidak terbentuk, tetapi gugus amino diangkut sebagai kelompok glutamin atau sebagai kelompok amino alanin, yang produk "patah hati" -nya memenuhi berbagai tujuan energi.

Ion amonium dapat digunakan untuk sintesis asam amino baru atau senyawa nitrogen lainnya atau dapat diekskresikan dari tubuh dengan cara yang berbeda.

Menurut cara mereka menghilangkan kelompok amino yang disebutkan di atas, hewan dapat diklasifikasikan sebagai:

- Ammonalicos: Mereka yang mengeluarkannya secara langsung amonia (Umumnya spesies air)

- Ureotelic: Mereka yang mengeluarkannya sebagai urea (Banyak hewan darat)

- Uricotelic: Mereka yang mengeluarkannya dalam bentuk asam urat (Burung dan Reptil)

Siklus urea, kemudian, adalah yang dilakukan.

[TOC]

Enzim yang terlibat dalam siklus urea

Enzim yang berpartisipasi dalam "fiksasi" amonium dalam urea adalah sebagai berikut:

- Carbamoil synthetase phosphate I, yang berpartisipasi dalam sintesis karbamoil fosfat dari ion bikarbonat dan amonium.

- Ornithine transcarbamilase, yang mengkatalisasi transfer kelompok karbamoil dari karbamoil fosfat ke ornithine, membentuk sitrulin.

- Argininosuccination synthetase, yang mengkatalisasi kondensasi sitrulin dengan molekul aspartat, membentuk argininosukinasi

Dapat melayani Anda: teori lamarck tentang evolusi: asal, postulat, contoh

- Argininosuccination liasa atau argininosuccinase, Penting untuk "potongan" argininosukinasi dalam arginin dan fumarate.

- Arginase, Mampu mengubah arginin menjadi urea dan ornitin.

Tahap siklus urea

Siklus urea

Siklus urea, yang ditemukan oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit pada tahun 1932, terjadi dalam sel hati, karena hati adalah organ yang menjadi sasaran semua ion terambut yang diproduksi dalam berbagai jaringan tubuh yang diproduksi dalam jaringan tubuh yang berbeda "disalurkan".

Setelah urea diproduksi dari amonium, ini diangkut oleh aliran darah ke ginjal, di mana ia dikeluarkan bersama dengan urin sebagai bahan limbah.

Siklus ini terdiri dari 5 langkah enzimatik, dua di antaranya terjadi pada mitokondria sel hati dan 3 yang berakhir dengan sitosol.

Ilustrasi mitokondria

Tahap Pertama: Langkah Barley

Hal pertama yang harus terjadi sehingga siklus urea dapat dimulai adalah pengangkutan ion cinta ke hati dan menuju matriks mitokondria hepatosit.

Ion amonium dapat berasal dari molekul "conveyor" seperti glutamat.

Namun, sumber apa pun, ion amonium yang diproduksi dalam mitokondria hepatosit dengan cepat dikonversi menjadi karbamoil fosfat menjadi reaksi yang bergantung pada ATP, ketika berkonjugasi dengan ion bikarbonat (HCO3-) yang diproduksi selama pernapasan mitokondria (HCO3-) selama pernapasan mitokondria mitokondria (HCO3-) selama mitokondria mitokondria (HCO3) yang diproduksi mitokondria.

Reaksi ini (reaksi gandum atau aktivasi) dikatalisis oleh enzim karbamoil sintetase I dan membutuhkan konsumsi 2 molekul ATP, sebagai berikut:

Ion amonium (NH4 +) + ion bikarbonat (HCO3-) + 2ATP → carbamoil phosphate + 2ADP + pi

Tahap Kedua: Pengenalan Atom Nitrogen Pertama

Karbamoil fosfat berfungsi sebagai donor karbamoil diaktifkan dan berpartisipasi dalam reaksi kedua dari siklus urea, yang terdiri dari "donasi" atau "pengiriman" kelompok karbamoil mereka ke ornithine (C5H12N2O2), yang terjadi senyawa baru yang disebut citrulin (C6H13NO333 ).

(1) Ornithine + Carbamoil Phosphate → Citrulin + Pi

Reaksi ini dikatalisis oleh enzim ornithine transcarbamilase, molekul fosfat anorganik dan produk yang dihasilkan, sitrulin, "dikirim" dari matriks mitokondria ke sitosol.

Citrulin sering diindikasikan dalam teks -teks ilmiah seperti carbamoil -tooritine, untuk menekankan fakta bahwa itu adalah ornithine (jenis asam amino dibasic) molekul yang struktur dasar atom nitrogen yang dihilangkan melalui siklus urea urea.

Tahap Ketiga: Pengenalan Atom Nitrogen Kedua

Atom nitrogen kedua memasuki siklus urea dari aspartat, yang dihasilkan dalam mitokondria dengan transaminasi dan diangkut ke ruang sitoplasma. Reaksi diberikan berkat kondensasi antara kelompok amino aspartat dan kelompok karbonil dari jeruk.

Dapat melayani Anda: flora dan fauna arus: spesies yang lebih representatif

Pada langkah ini terbentuk, dalam sitosol, argininosuccination, dan reaksi dikatalisis oleh enzim argininosuccination synthetase. Dalam proses ini molekul ATP lain digunakan dan terjadi melalui perantara yang dikenal sebagai citrulil-samp.

(2a) Citrulin + ATP → Citrulil-SAMP + PPI (Pyrophosphate)

(2b) Citrulil-SAMP + aspartate → argininosuccination + amp

(3) argininosuccination → fumarate + arginine

Dalam beberapa teks, langkah -langkah reaksi ini dikenal sebagai 2a dan 2b, dan reaksi ketiga, pada kenyataannya, adalah reaksi reversibel yang melaluinya argininosukinasi dipotong untuk melepaskan arginin bebas dan fumarat, juga dikenal sebagai argininosuccination liasa.

Fumarate dapat memasuki mitokondria dan menjadi bagian dari siklus Krebs, sementara arginin berlanjut dalam siklus urea.

Tahap Keempat: Produksi Urea

Arginin yang diproduksi dalam sitosol seperti yang baru saja kita bahas berfungsi sebagai substrat untuk enzim yang mengkatalisasi reaksi terakhir dari siklus urea: arginase. Enzim ini bertanggung jawab untuk "memotong" arginin dan diproduksi dengan urea dan ornithine.

- Tujuan kedua produk

Ornithine yang "diregenerasi" diangkut dari sitosol ke mitokondria, di mana ia dapat berpartisipasi lagi dalam putaran siklus lain.

Urea, di sisi lain, diangkut ke ginjal dengan aliran darah dan dibuang dengan urin.

Fungsi

Siklus urea memungkinkan penghapusan ion amonium yang efektif, yang akumulasi berpotensi beracun untuk hampir semua hewan terestrial.

Namun, jumlah atom nitrogen yang dihilangkan melalui rute metabolisme ini tergantung pada kondisi yang berbeda:

- Diet kaya protein, misalnya, menyiratkan konsumsi asam amino sebagai bahan bakar energi, sehingga mengarah pada produksi urea yang lebih besar dari gugus amino surplus.

- Puasa berkepanjangan, yang cepat atau lambat mengaktifkan degradasi protein otot untuk mendapatkan energi, juga hasilnya.

Peraturan

Variasi yang berbeda dalam aktivitas siklus urea dapat diberikan berkat regulasi laju sintesis dari empat enzim siklus dan karbamoil sintetis fosfat I dalam hepatosit, yang bertindak dalam reaksi awal aktivasi.

Pada hewan yang cepat untuk waktu yang lama, atau pada mereka yang memiliki diet kaya protein, 5 enzim yang terlibat dalam rute ini disintesis pada tingkat yang relatif tinggi, dibandingkan dengan hewan yang memiliki diet bervariasi dan yang menelan karbohidrat dan lemak.

Dapat melayani Anda: flora dan fauna Tamaulipas: spesies yang lebih representatif

Terlepas dari hal-hal di atas, enzim-enzim ini juga diatur secara alostérical, misalnya, karbamoil fosfat sintetase I diaktifkan secara alestérically oleh N-asetilglutamat, yang diproduksi dari aktivitas asetil dan glutamat oleh enzim N-acetylglutamat, yang aktivitasnya adalah Merrede, yang merupakan aktivitasnya di bawah enzim N-acetylglutamate, yang menjadi Merc Coelse IS IT IS IS IT COLTEMATE IT. mengatur.

Tingkat sintesis enzim terakhir ini tergantung pada jumlah asetil-KoA, glutamat dan arginin (aktivatornya), sehingga molekul-molekul ini secara tidak langsung berpartisipasi dalam aktivasi langkah pertama dari siklus urea.

Gangguan siklus urea

Banyak gangguan atau gangguan dalam siklus urea telah dijelaskan, yang berkaitan dengan cacat genetik yang terkait dengan enzim yang mengkatalisasi langkah reaksi yang berbeda dan yang bertanggung jawab untuk pengembangan kondisi yang diketahui bersama sebagai hiperamonemia.

Pasien yang menderita gangguan ini mencakup berbagai usia, namun, beberapa mengalami gejala pada periode neonatal, selama masa kanak -kanak dan pubertas.

Diagnosis klinis dari kondisi patologis ini dilakukan terutama dengan mengukur konsentrasi amonium dalam plasma darah dan umumnya akumulasi menyiratkan perkembangan ensefalopati, beberapa di antaranya dapat mematikan atau menghasilkan gejala sisa neurologis yang menghancurkan.

Gangguan yang paling umum adalah defisiensi enzim transcarbamilase, yang memiliki pola turun -temurun yang terkait dengan kromosom X, sedangkan penyakit yang terkait dengan enzim lainnya adalah penyakit resesif autosomal, yang paling tidak menjadi kekurangan enzim arginase arginase, arginase arginase, adalah kekurangan enzim arginase arginase, arginase arginase,.

Gangguan pada periode neonatal

Bayi dengan kekurangan dalam 4 enzim pertama rute dilahirkan sebagai bayi "normal", tetapi dalam beberapa hari mereka mengembangkan gejala ensefalopati yang dihasilkan oleh konsentrasi amonium berlebih. Gejalanya lesu, kelaparan dan akhirnya makan.

Saat ensefalopati tidak diobati, edema dapat dikembangkan, yang dapat berakhir dengan kebutuhan respirator buatan.

Gangguan terlambat

Kasus pasien yang memiliki kekurangan parsial dalam enzim siklus urea dapat terjadi, sehingga gejalanya mungkin muncul selama masa kanak -kanak, pubertas atau dewasa.

Di antara gejala yang paling umum adalah "koma yang tidak dapat dijelaskan" dan ensefalopati yang asalnya dikonfirmasi melalui kuantifikasi amonium darah.

Referensi

1. Brody, t. (1998). Biokimia Nutrisi. Elsevier.
2. Burton, b. K. (2000). Gangguan siklus urea. Klinik dalam Penyakit Hati, 4 (4), 815-830.
3. Jackson, m. J., Beaudet, a. L., & O'Brien, W. DAN. (1986). Enzim siklus urea mamalia. Tinjauan Tahunan Genetika, 20 (1), 431-464.
4. Leonard, J. V. (2006). Gangguan siklus urea dan enzim terkait. Deson metabolik bawaan (pp. 263-272). Springer, Berlin, Heidelberg.
5. Nelson, d. L., Lehninger, a. L., & Cox, m. M. (2008). Prinsip -prinsip biokimia lehninger. Macmillan.
6. Yudkoff, m. (2012). Gangguan metabolisme asam amino. Dalam neurokimia dasar (PP. 737-754). Pers Akademik.