Otwórz menu główne
Ten artykuł dotyczy mocznikowego cyklu Krebsa. Zobacz też: cykl Krebsa.

Cykl ornitynowy, cykl mocznikowy, mocznikowy cykl Krebsacykl metaboliczny trzech aminokwasów: ornityny, cytruliny i argininy, w wyniku którego z amoniaku, dwutlenku węgla i asparaginianu powstaje mocznik.

Na powstawanie mocznika w organizmach zwierzęcych po raz pierwszy zwrócił uwagę Marceli Nencki, natomiast przebieg jego syntezy (powstawania) przedstawił Hans A. Krebs i Kurt Henseleit w 1932 roku[1].

Spis treści

Przemiany poprzedzające cyklEdytuj

Reakcje zużywania aminokwasów rozpoczynają się od odłączenia grupy aminowej w procesie deaminacji. Produktami tych reakcji są łańcuchy węglowe (tzw. ketokwasy) oraz jon amonowy. W komórkach człowieka łańcuchy węglowe po przemianach mogą być włączone w glikolizę lub do cyklu Krebsa. Jon amonowy jest silnie toksyczny. W organizmie człowieka jest więc szybko przekształcany w substancję mniej toksyczną i dobrze rozpuszczalną w wodziemocznik. W ciągu doby człowiek wydala średnio kilkanaście gramów mocznika w postaci stężonego moczu.

W rzeczywistości w komórkach zużycie większości aminokwasów rozpoczyna się od przeniesienia reszty aminowej (-NH2) (reakcja transaminacji) z rozkładanego aminokwasu na jedną z czterech cząsteczek: α-ketoglutaran (α-KG), glutaminian, szczawiooctan lub pirogronian. Ta pierwsza przekształca się wówczas w glutaminian, druga w glutaminę, trzecia w asparaginian, czwarta zaś w alaninę. Aminokwasy te są wydzielane do krwi i wędrują do wątroby. W komórkach wątroby alanina i asparaginian ulegają transaminacji i ich grupy aminowe są przenoszone na α-ketoglutaran z wytworzeniem glutaminianu lub na glutaminian z wytworzeniem glutaminy. Glutaminian ulega deaminacji, glutamina deamidacji (enzym glutaminaza), a powstający jon amonowy natychmiast przetwarzany jest w karbamoilofosforan. Ten z kolei włączany jest do cyklu mocznikowego (ornitynowego).

Przebieg cykluEdytuj

 
Cykl mocznikowy w mitochondrium (1 → 3) i cytoplazmie (pozostałe etapy): 1 – ornityna, 2 – karbamoilofosforan, 3 – cytrulina, 4 – argininobursztynian, 5 – fumaran, 6 – arginina, 7 – mocznik
L-Asp L-kwas asparaginowy, CPS-1 – syntetaza karbamoilofosforanowa I, OTC – karbamoilotransferaza ornitynowa, ASS – syntetaza argininobursztynianowa, ASL – liaza argininobursztynianowa, ARG1 – arginaza 1

Cykl przebiega w mitochondriach (gdzie sprzężony jest z cyklem Krebsa przez łańcuch oddechowy i ATP oraz fumaran i asparaginian) i cytoplazmie komórek wątroby (hepatocytów). Wymaga dostarczenia energii w postaci 3 cząsteczek ATP (2 cząsteczki do syntezy karbamoilofosforanu, 1 do syntezy argininobursztynianu), a jego głównym produktem końcowym jest mocznik.

Ogólnie sumarycznie cykl można zapisać jako:

NH3 + CO2 + asparaginian + 2H2O + 3ATP → mocznik + fumaran + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi

Do cyklu wprowadzany jest karbamoilofosforan powstały z amoniaku i dwutlenku węgla. Karbamoilotransferaza ornitynowa (EC 2.1.3.3[2][3]) katalizuje reakcje przeniesienia grupy karbamoilowej z karbamoilofosforanu na ornitynę w wyniku czego powstaje cytrulina. Syntetaza argininobursztynianowa katalizuje reakcje powstania argininobursztynianu. Liaza argininobursztynianowa katalizuje reakcje powstania argininy i fumaranu. Arginaza katalizuje reakcje powstania ornityny i mocznika[4].

Dalszy transport azotuEdytuj

Mocznik z krwią wędruje do nerek, gdzie jest filtrowany i wydalany. Tak więc nadmiar azotu z aminokwasów jest usuwany przez cykl ornitynowy. Inaczej przedstawia się rozkład nadwyżki zasad azotowych. W komórkach człowieka puryny przekształcane są w kwas moczowy, pirymidyny natomiast są rozkładane do mniejszych cząsteczek, które następnie są włączane do szlaków podstawowych.

Zobacz teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. Hans Adolf Krebs, Kurt Henseleit. Studies on urea formation in the animal organism. „Hoppe-Seylers Z. Physiol. Chem.”. 210 (1-2), s. 33–66, 1932. DOI: 10.1515/bchm2.1932.210.1-2.33. 
  2. Bioinformatyka ornithine carbamoyltransferase; EC 2.1.3.3 – Student
  3. ENZYME entry 2.1.3.3, www.expasy.org [dostęp 2017-11-22] (ang.).
  4. Biologia. Repetytorium dla maturzystów i kandydatów na wyższe uczelnie. Praca zbiorowa. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 2006, s. 60. ISBN 83-02-09004-2.

Linki zewnętrzneEdytuj