29.Метаболизм аммиака: пути образования и детоксикации.
Аммиак постоянно образуется в тканях в процессе метаболизма. Источниками аммиака являются многие ткани, особенно печень, в которой аммиак образуется из аминокислот в результате дезаминирования аминокислот (рис.3.1).
Рис.3.1. Рис.3.1. Реакции, приводящие к образованию аммиака.
NH3 образуется в слизистой кишечника в реакциях, включающих гидролиз глутамина кишечной микрофлорой.
глутаминаза
L-глутамин + Н2О → L-глутамат + NH3
Клетки кишечника получают глутамин либо из крови, либо при усвоении пищевых белков. NH3 из кишечника поступает в портальную вену и далее в печень.
Аммиак образуется также при расщеплении биогенных аминов (серотонин, гистамин и др.), при
Н+ + Сl- → NH4Cl выводится с мочой
Основной путь обезвреживания аммиака - синтез мочевины.
катаболизме пуринов и пиримидинов в результате удаления аминогруппы из кольца
Концентрация аммиака в крови очень низка. Уровень аммиака в крови не превышает 25-40 мкмоль/л. (3 мкмоль/л - летальная концентрация для животных). Это объясняется тем, что удаление азота амнокислот осуществляется в большей степени в виде глутамина или аланина, а не свободного аммиака.
Глутамин является нетоксичной формой хранения и транспорта аммиака. Образование глутамина происходит, главным образом, в скелетных мышцах и печени. Но особо важное значение этот механизм детоксикации аммиака играет в нервной системе. Это главный механизм удаления NH3 в мозговой ткани. Глутамин в крови содержится в более высокой концентрации по сравнению с другими тканями, что подтверждает его транспортную функцию. Из крови глутамин поступает в почки и подвергается дезаминированию под действинм глутаминазы.
Образование глутамина катализируется глутаминсинтетазой.
Mg2+
L-глутамат + АТР + NH3 → L-глутамин + АDP + Н3РО4
глутаминсинтетаза
Глутамин в тканях используется как резервный источник аммиака, который необходим для нейтрализации кислых продуктов обмена при ацидозе и защищающий тем самым организм от потери с мочой используемых для этого ионов Na+.
В детоксикации аммиака может использоваться и аспартат. Синтез аспарагина осуществляется аммиак-зависимой аспарагинсинтетазой.
Mg2+
L-аспартат + АТР + NH3 → L-аспарагин + АМР + Н4Р2О7
аспарагинсинтетаза
В животных тканях содержится глутамин-зависимая аспарагинсинтетаза, использующая для синтеза не аммиак, а амидную группу глутамина.
L-аспартат + L-глутамин +АТР →L-глутамат _ L-аспарагин + АМР + Н4Р2О7
Образующийся пирофосфат далее расщепляется неорганической пирофосфатазой.
Часть NH3 связывается с α-кетоглутаратом с образованием глутамина. Этот процесс называется восстановительным аминированием и катализируется NADP-зависимрй глутаматдегидрогеназой.
α-кетоглутарат + NH3 + NADPH + H+ ↔ L-глутамин + NADP+ + Н2О
Вклад этой реакции в обезвреживание аммиака неизвестен, но, по-видимому, он невелик.
В почках большая часть NH3, образующийся под действием почечной глутаминазы, экскретируется в мочу в виде солей аммония.
30.Орнитиновый цикл Кребса.
Еще в 19 веке русские ученые М.В. Ненцкий и С.С. Салазкин показали, что в печени происходит образование мочевины из аммиака и углекислоты. Г. Кребс и К Хензелайт установили, что синтез мочевины - циклический процесс, в котором каталитическую функцию выполняет орнитин. Отсюда и полное название процесса биосинтеза мочевины - орнитиновый цикл Кребса.
На образование одной молекулы мочевины расходуется 4 молекулы АТР. Мочевина является безвредным для организма соедининеним. Главным местом ее образования является печень, где есть все ферменты мочевинообразования.