Cykl mocznikowy – gdzie zachodzi?
Miejsce: komórki wątrobowe, mitochondrium, wewnętrzna błona mitochondrialna, cytozol.
Rola cyklu ornitynowego
Rola: przekształcenie wysoko toksycznego, zwłaszcza dla astrocytów i komórek glejowych mózgu, amoniaku w mniej toksyczny mocznik, który ulega następnie wydaleniu z organizmu wraz z potem lub moczem. Amoniak to produkt rozkładu białek, puryn lub pirymidyn. Jednocześnie cykl mocznikowy odpowiada za przekształcenie asparaginianu w fumaran.
Substrat: amoniak (NH3), asparaginian, CO2, H2O.
Schemat przebiegu cyklu mocznikowego
Kofaktory: mangan (jako element budulcowy enzymu arginaza, katalizującego hydrolizę argininy w ornitynę i mocznik) i pośrednio witamina B6 (patrz Rys.1), źródło energii: ATP, w cyklu bierze udział pięć enzymów wątrobowych.
Produkty cyklu mocznikowego
Produkty: mocznik, fumaran, ornityna (podlega recyklingowi).
Opis przebiegu cyklu ornitywnowego
W wyniku rozkładu aminokwasów w organizmie otrzymujemy ketokwasy, które mogą po odpowiednich przemianach ulec włączeniu do glikolizy lub cyklu Krebsa, oraz silnie toksyczny jon amonowy (amoniak). Amoniak ulega przetransportowaniu do wątroby przy pomocy 4 różnych nośników (patrz rys.1), gdzie na drodze cyklu enzymatycznych przemian przekształcany jest w mocznik, przy czym produktem ubocznym reakcji jest fumaran i ornityna. Fumaran po przekształceniu w jabłczan ulega włączeniu do cyklu Krebsa, ornityna zaś ponownie wraca do cyklu mocznikowego.
Cykl ornitynowy to jeden z wielu przykładów wskazujących na to, że aminokwasy pełnią w naszym organizmie rolę nie tylko budulcową. Zauważ: przy braku chociaż jednego aminokwasu, przebieg całego cyklu ulega zahamowaniu. Pośrednio, jako kofaktor do produkcji ornityny z glutaminianu o przebiegu cyklu mocznikowego decyduje witamina B6. Tempo przebiegu cyklu mocznikowego jest dodatnio skorelowane z początkowym stężeniem amoniaku.
Uwagi: zakłócenia w obrębie przebiegu cyklu mocznikowego prowadzą do wzrostu stężenia amoniaku we krwi (tzw. zaburzenia równowagi) kwasowo – zasadowej organizmu, encefalopatii, zaburzeń neurologicznych. Zakłócenia te wynikają się najczęściej z:
- niewydolności / chorób wątroby (np. marskość wątroby, encefalopatia wątrobowa),
- przeciążenia wątroby w przypadku zatrucia,
- zaburzeń ze strony enzymów uczestniczących w tym cyklu,
- silnego niedoboru witaminy B6 (kofaktora do syntezy ornityny) lub zaburzenia metabolizmu glutaminy,
- niedoboru manganu.
Ciekawostka: 1 g wydalanego w moczu mocznika odpowiada 3 g spożytego wraz z pożywieniem białka, a zatem wraz z każdymi 100 g protein w diecie będziemy wydalać 35 g mocznika. Odżywiając się zgodnie z zaleceniami dietetycznymi, które sugerują spożycie 0,8g białka na 1kg masy ciała na dobę, człowiek o masie 70 kilogramów powinien wydalać dziennie nieco poniżej 19g mocznika.
Autor: Sylwia Grodzicka
Bibliografia
- Kuklinski B., Medycyna mitochondrialna: objawy, diagnostyka i metody terapii, 2017
- Riede, Werner, Freudenberg, Basiswissen Allgemeine und Spezielle Pathologie, Springer 2009
- www.mib-institut.de/de/5_28_8.html
- www.viamedici.thieme.de/lernmodule/biochemie/harnstoffzyklus+der+weg+des+stickstoffs