81495

Биосинтез мочевины. Связь орнитинового цикла с ЦТК. Происхождение атомов азота мочевины. Нарушения синтеза и выведения мочевины. Гипераммонемии

Доклад

Биология и генетика

Мочевина - основной конечный продукт азотистого обмена, в составе которого из организма выделяется до 90% всего выводимого азота. Экскреция мочевины в норме составляет 25 г/сут. При повышении количества потребляемых с пищей белков экскреция мочевины увеличивается.

Русский

2015-02-20

382.01 KB

7 чел.

Биосинтез мочевины. Связь орнитинового цикла с ЦТК. Происхождение атомов азота мочевины. Нарушения синтеза и выведения мочевины. Гипераммонемии.

Мочевина - основной конечный продукт азотистого обмена, в составе которого из организма выделяется до 90% всего выводимого азота. Экскреция мочевины в норме составляет ∼25 г/сут. При повышении количества потребляемых с пищей белков экскреция мочевины увеличивается. Мочевина синтезируется только в печени. Поражение печени и нарушение синтеза мочевины приводят к повышению содержания в крови и тканях аммиака и аминокислот (в первую очередь, глутамина и аланина).

Мочевина (карбамид) - полный амид угольной кислоты - содержит 2 атома азота. Источником одного из них является аммиак, который в печени связывается с диоксидом углерода с образованием карбамоилфосфата под действием карбамоилфосфатсинтетазы I.

Далее под действием орнитинкарбамоилтрансферазы карбамоильная группа карбамоилфосфата переносится на α-аминокислоту орнитин, и образуется другая α-аминокислота – цитруллин. Следующей реакции аргининосукцинатсинтетаза связывает цитруллин с аспартатом и образует аргининосукцинат (аргининоянтарную кислоту). Этот фермент нуждается в ионах Mg2+. В реакции затрачивается 1 моль АТФ, но используется энергия двух макроэргических связей. Аспартат - источник второго атома азота мочевины Далее фермент аргининосукцинатлиаза (аргининосукциназа) расщепляет аргининосукцинат на аргинин и фумарат, при этом аминогруппа аспартата оказывается в молекуле аргинина. Аргинин подвергается гидролизу под действием аргиназы, при этом образуются орнитин и мочевина. Кофакторами аргиназы являются ионы Са2+ или Мn2+. Высокие концентрации орнитина и лизина, являющихся структурными аналогами аргинина, подавляют активность этого фермента. Образующийся орнитин взаимодействует с новой молекулой карбамоилфосфата, и цикл замыкается. Первые две реакции процесса происходят в митохондриях гепатоцитов. Затем цитруллин, являющийся продуктом этих реакций, транспортируется в цитозоль, где и осуществляются дальнейшие превращения.

Суммарное уравнение синтеза мочевины:

СО2 + NH3 + Аспартат + 3 АТФ + 2 Н2О → Мочевина + Фумарат + 2 (АДФ + Н3Р04) + АМФ + H4P2O7.

Взаимосвязь орнитинового цикла и общего пути катаболизма. Фумарат, образующийся в результате расщепления аргининосукцината, превращается в малат, который затем переносится в митохондрии, включается в ЦТК и дегидрируется с образованием оксалоацетата. Эта реакция сопровождается выделением 3 молекул АТФ, которые и компенсируют затраты энергии на синтез одной молекулы мочевины.

Гипераммониемия Нарушение реакций обезвреживания аммиака может вызвать повышение содержания аммиака в крови - гипераммониемию, что оказывает токсическое действие на организм. Причинами гипераммониемии могут выступать как генетический дефект ферментов орнитинового цикла в печени, так и вторичное поражение печени в результате цирроза, гепатита и других заболеваний. Известны пять наследственных заболеваний, обусловленных дефектом пяти ферментов орнитинового цикла:

Наследственные нарушения орнитинового цикла и основные их проявления

Заболевание

Дефект фермента

Тип наследования

Клинические проявления

Метаболиты

кровь

моча

Гиперам- мониемия, тип I

Карбамоил- фосфат- синтетаза I

Аутосомно- рецессивный

В течение 24-48 ч после рождения кома, смерть

Глн Ала NH3

Оротат

Гиперам- мониемия, тип II

Орнитин- карбамоил- трансфераза

Сцепленный с Х-хромосомой

Гипотония, снижение толерантности к белкам

Глн Ала NH3

Оротат

Цитрул- линемия

Аргинино- сукцинат- синтетаза

Аутосомно- рецессивный

Гипераммониемия тяжёлая у новорождённых. У взрослых - после белковой нагрузки

Цитруллин NH3

Цитруллин

Аргинино- сукцина- турия

Аргинино- сукцинат- лиаза

Аутосомно-рецессивный

Гипераммонимия, атаксия, судороги, выпадение волос

Аргини- носукцинат NH3

Аргини- носукци- нат, Глн, Ала, Лиз

Гиперар- гининемия

Аргиназа

Аутосомно-рецессивный

Гипераргининемия

Apr NH3

Apr Лиз Орнитин

Нарушение орнитинового цикла наблюдается при гепатитах различной этиологии и некоторых других вирусных заболеваниях. Например, установлено, что вирусы гриппа и других острых респираторных вирусных инфекций снижают активность карбамоилфосфатсинтетазы I. При циррозе и других заболеваниях печени также часто наблюдают гипераммониемию. Снижение активности какого-либо фермента синтеза мочевины приводит к накоплению в крови субстрата данного фермента и его предшественников. Так, при дефекте аргининосук-цинатсинтетазы повышается содержание цитруллина (цитруллинемия); при дефекте аргиназы - концентрация аргинина, аргининосукцината, цитруллина и т.д. При гипераммониемиях I и II типа вследствие дефекта орнитинкарбамоилтрансферазы происходит накопление карбамоилфосфата в митохондриях и выход его в цитозоль. Это вызывает увеличение скорости синтеза пиримидиновых нуклеотидов (вследствие активации карбамоилфосфатсинтетазы II), что приводит к накоплению оротата, уридина и урацила и выведению их с мочой. Содержание всех метаболитов повышается, и состояние больных ухудшается при увеличении количества белков в пище. Тяжесть течения заболевания зависит также от степени снижения активности ферментов. Все нарушения орнитинового цикла приводят к значительному повышению в крови концентрации аммиака, глутамина и аланина.

Гипераммониемия сопровождается появлением следующих симптомов:

  1.  тошнота, повторяющаяся рвота;
  2.  головокружение, судороги;
  3.  потеря сознания, отёк мозга (в тяжёлых случаях);
  4.  отставание умственного развития (при хронической врождённой форме
  5.  Все симптомы гипераммониемии - проявление действия аммиака на ЦНС (см. выше подраздел IV, Б).

Для диагностики различных типов гипераммониемии производят определение содержания аммиака в крови, метаболитов орнитинового цикла в крови и моче, акгивности фермента в биоптатах печени. Основной диагностический признак - повышение концентрации аммиака в крови. Содержание аммиака в крови может достигать 6000 мкмоль/л (в норме - 60 мкмоль/л). Однако в большинстве хронических случаев уровень аммиака может повышаться только после белковой нагрузки или в течение острых осложнённых заболеваний.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42028. Динамические структуры данных (списки, очереди, стеки, двоичные деревья) 56.5 KB
  Программа должна обеспечивать: начальное формирование данных о всех автобусах в парке в виде двусвязного циклического списка; при выезде каждого автобуса из парка вводится номер автобуса и программа удаляет данные об этом автобусе из списка автобусов находящихся в парке и записывает эти данные в список автобусов находящихся на маршруте; при въезде каждого автобуса в парк вводится номер автобуса и программа удаляет данные об этом автобусе из списка автобусов находящихся на маршруте и записывает эти данные в список автобусов...
42029. Структура окна Maple. Арифметические операции, числа, константы и стандартные функции. Элементарные преобразования математических выражений. Функции в Maple. Операции оценивания. Решение уравнений и систем 317 KB
  Структура окна Mple. Функции в Mple. Структура окна Mple Mple  это пакет для аналитических вычислений на компьютере содержащий более двух тысяч команд которые позволяют решать задачи алгебры геометрии математического анализа дифференциальных уравнений статистики математической физики. Для того чтобы запустить Mple необходимо в Главном меню Windows выбрать в группе Программы название данного приложения: Mple.
42030. Интегрирование функции одной переменной. Интегрирование функции многих переменных 264.5 KB
  Таким способом интеграл с параметром не вычислить. Для получения явного аналитического результата вычислений следует сделать какие-либо предположения о значении параметров, то есть наложить на них ограничения. Это можно сделать при помощи команды assume
42033. Дослідження законів Ома та Кіргофа в колах першого порядку 2.47 MB
  Замалюйте цей графік. Замалюйте графік із заданими значеннями а потім вкажіть декілька своїх для амплітуди та частоти та замалюйте ще кілька графіків. Ба Замалювали графік рис. 5 Вказали своє значення для амплітуди та частоти та замалювали графік.
42034. Електричні кола з послідовним зєднанням елементів 97.5 KB
  Комплексний опір ланцюга реактивний опір ланцюга опір індуктивності опір ємності опір резистора На малюнку зображено як саме опір елементів залежить від частоти: Рис. комплексний опір ланцюга реактивний опір ланцюга опір індуктивності опір ємності опір резистора На малюнку зображено як саме опір елементів залежить від частоти: Рис. 2 З малюнка легко бачити що тільки опір резистора не залежить від частоти.3Напруга на резисторі Поняття про резонанс напруг На частотах реактивний опір кола дорівнює...