V cytoplazme hepatocytov v procese tvorby močoviny prebieha: tvorba citrulín reakcia, ktorú katalyzuje enzým argininosukcinátsyntáza reakcia, pri ktorej sa štiepi arginín lyázou na ornitín a močovinu syntéza arginínosukcinátu z citrulínu a kyseliny a-aminojantárovej tvorba (NH2)2CO a ornitínu štiepenie arginínu arginázou za prítomnosti vody lyázová reakcia, pri ktorej vzniká jeden z produktov dôležitých pre Krebsov cyklus tvorba sukcinátu.
Enzýmy cyklu tvorby močoviny: sú iduktívne, ich množstvo sa znižuje pri zvýšenom katabolizme bielkovín sú konštitutívne, ich množsvo sa zvyšuje hlavne pri hladovaní ich tvorbu stimulujú glukokortikoidy ich tvorbu inhibujú rastové hormóny ako aj inzulín citrulín arginázu inhibuje ornitín inhibuje hydrolázu, ktorá štiepi arginín na močovinu a ornitín N-acetylglutamát aktivuje karbamoylfosfátsyntázu I sú prítomné kompletne len v pečeni.
Aminokyselina, ktorá je donorom jednej aminoskupiny v močovine: vzniká redukčnou amináciou kyseliny oxaloctovej vzniká transamináciou kyseliny pyrohroznovej vzniká transamináciou kyseliny oxaloctovej, kde donorom aminoskupiny je kyselina patrí medzi neutrálne aminokyseliny po transaminácii za prítomnosti alanínaminotransferázy slúži ako substrát pre glukoneogenézu po transaminácii s 2-oxo-glutarátom, môže sa zapojiť do Krebsovho cyklu je aminokyselina, ktorá tvorí väčšiu časť uhlíkovej kostry pyrimidínového jadra je kyselina aminojantárová.
Ornitíntranskarbamyláza: je enzým cyklu tvorby močoviny je enzým lokalizovaný v cytozole hepat je enzým lokalizovaný v mitochondrii periportálneho hepatoc katalyzuje tvorbu arginínu z ornitínu a karbamoylfosfátu katalyzuje vznik jedneho substrátu pre reakciu, ktorú katalyzuje argininosukcinátsyntáza hyperamonémia typ II je zapríčinená zníženou aktivitou tohto enzýmu katalyzuje tvorbu citrulínu z ornitínu a karbamoylfosfátu v mitochondriách hepatocytov pre reakciu, ktorú katalyzuje je potrebná energia vo forme GTP.
Karbamoylfosfátsyntáza I: je lokalizovaná v mitochondriách hepatocytov, kde katalyzuje tvorbu substrátu pre močovinový je lokalizovaná v cytoplazme všetkých živočíšnych buniek líši sa od karbamoylfosfátsyntázy II subcelulárnou lokalizáciou a citlivosťou ku N-acetylglutamátu je aktivovaná Mg2+ iónmi inhibovaná je N-acetylglutamátom katalyzuje tvorbu karbamoylfosfátu pre syntézu močoviny ako zdroj dusíka využíva voľný amoniak glutamín poskytuje amoniak pre reakciu, ktorú katalyzuje.
Argininosukcinátsyntáza: patrí medzi enzýmy Krebsovho cyklu je enzým cyklu tvorby močoviny, ktorý katalyzuje endergonickú reakciu je lokalizovaná v cytoplazme každej živočíšnej bunky lokalizovaná je v cytoplazme periportálneho hepatocytu katalyzuje reakciu, ktorá vyžaduje energiu vo forme GTP katalyzuje reakciu, ktorej substráty sú citrulín a dikarboxylová aminokyselina s piatimi po rozštiepení produktu reakcie, ktorú katalyzuje, vznikajú produkty, z ktorých jeden je dôležitý deficit tohto enzýmu vyvoláva citrulinémiu.
Argininosukcinátlyáza: hydrolyticky štiepi argininosukcinát na arginín a fumarát je enzým lokalizovaný v cytoplazme hepatocytu je lyáza, ktorá katalyzuje reakciu tvorby fumarátu a citrulínu katalyzuje tvorbu fumarátu a močoviny
katalyzuje reakciu tvorby arginínu a fumarátu jeden z produktov reakcií ktorú katalyzuje je bezprostredný substrát pre syntézu močoviny znížená alebo chýbajúca aktivita tohto enzýmu vedie ku arginínsukcinúrii, ktorá je spojená s poruchami rastu a štruktúry
vlasov pri znížení aktivity sa arginín vylučuje močom.
Argináza: je hydroláza a patrí medzi enzýmy Krebsovho cyklu hydrolyticky štiepi argininosukcinát na arginín a močovinu patrí do kompletnej výbavy enzýmov cyklu tvorby močoviny v obličke lokalizovaná je v cytoplazme hepatocytu jej substrátom je aminokyselina s guanidínovou skupinou, ktorá je esenciálna v období jej substrát je potrebný pre syntézu kreatínu hydrolyticky štiepi arginín na ornitín a močovinu v cytoplazme hepatocytu znížená aktivita tohto enzýmu vedie ku arginúrii spojenej so zvýšeným vylučovaním lyzínu.
Amoniak: tvorí sa deamináciou aminokyselín, deamináciou nukleotidov a nukleozidov detoxikovaný je väzbou na alanín za vzniku amidu s 2-oxoglutarátom tvorí amid kyseliny glutámovej enzýmom glutamináz viazaný môže byť na kyselinu glutámovú za vzniku glutamínu v reakcii vyžadujúcej transportovaný je prostredníctvom glutamínu do pečene cca 5 % a do obličky 95 % toxický je v koncentrácii 10-3 mol/l v obličke uvoľnený glutaminázou slúži na reguláciu acidobazickej rovnováhy u ureotelných živočíchov sa vylučuje prostredníctvom močoviny.
Močovina: vzniká v cyklickom metabolickom procese, ktorý vedie k tvorbe energie jej tvorba vyžaduje prívod energie enzýmy, ktoré sa zúčastňujú jej syntézy sú konštitučné jej syntéza si vyžaduje 2 ATP a 1 GTP pre jej syntézu, 2 ATP sa využívajú v mitochondrii pre syntézu karbamoylfosfátu 1 ATP v cytoplazme pre syntézu
argininosukcinátu v periportálnych hepatocytoch energia, ktorá sa využíva na jej syntézu, vzniká hydrolýzou štyroch makroergických väzieb je dobre rozpustná, nemá náboj, dobre sa vylučuje obličkou pri poškodení obličky, vylučuje sa vo zvýšenej miere močom.
O aktivite enzýmov cyklu tvorby močoviny môžeme povedať: najnižšia je v pečeni v pečeni je najvyššia nízke aktivity niektorých enzýmov sa nachádzajú v obličke, mozgu, sliznici tenkého čreva v obličke je nízka aktivita najmä argininosukcinátsyntázy v mozgu je nízka aktivita najmä ornitíntranskarbamoylázy v obličke je nízka aktivita arginázy, čo zabezpečuje dostatok arginínu pre syntézu guanidínacetátu v obličke je vysoká aktivita arginázy, ktorá je podmienkou pre syntézu guanidínacetátu z arginínu a glycínu v obličke je nízka aktivita hydrolázy, ktorá štiepi arginín čím sa zabezpečí dostatočné množstvo arginínu pre syntézu prekurzora kreatínu.
Citrulín: je medziprodukt Krebsovho cyklu syntetizovaný je v cytoplazme hepatocytu, kde ako substráty slúžia ornitín a karbamoylfosfát syntetizovaný je len v mitochondriách tubulárnych buniek obličky jeho tvorbu katalyzuje karbamoylfosfátsyntáza I z ornitínu a karbamoylfosfátu z mitochondrie hepatocytu do cytoplazmy je transportovaný prenášačom závislým na z mitochondrie hepatocytu do cytoplazmy je transportovaný prenášačom nezávislým patrí medzi aminokyseliny, ktoré sú bežne zastúpené v bielkovinách v cykle tvorby močoviny je bezprostredným substrátom pre syntézu argininosukcinátu.
Rýchlosť tvorby močoviny limituje: argininosukcinátsyntáza, lebo reakcia ktorú katalyzuje je exergonická argininosukcinátsyntáza, lebo reakcia ktorú katalyzuje vyžaduje energiu vo forme argininosukcinátsyntáza, lebo katalyzuje endergonickú reakciu, ktorá vyžaduje 1 ATP argininosukcinátlyáza, lebo je 3 až 4 krát aktívnejšia ako ako argininosukcinátsyntáza ornitíntranskarbamoyláza, lebo má 30 až 40 krát vyššiu aktivitu ako argininosukcinátsyntáza argináza, lebo sa nachádza v každej živočíšnej bunke argininosukcinátsyntáza, lebo má najnižšiu aktivitu enzýmov cyklu tvorby močoviny karbamoylfosfátsyntáza II, lebo katalyzuje tvorbu substrátu pre syntézu pyrimidínov.
Reguláciu tvorby karbamoylfosfátu v cykle tvorby močoviny ovplyvňuje: karbamoylfosfátsyntáza II, ktorá má v mitochondriách hepatocytu oveľa vyššiu aktivitu karbamoylfosfátsyntáza I, ktorá sa nachádza v cytolazme hepatocytu a je inhibovaná N-acetylglutamátom karbamoylfosfátsyntáza I, lokalizovaná v mitochondriách hepatocytov a je aktivovaná karbamoylfosfátsyntáza II, lokalizovaná v cytoplazme perivenóznych hepatocytov tvorba N-acetylglutamátu z glutamátu a acetyl-CoA, ktorá je inhibovaná arginínom tvorba N-acetylglutamátu, ktorý inhibuje karbamoylfosfátsyntázu I tvorba látky, ktorá vzniká z glutamátu a acetyl-CoA tvorba N-acetylglutamátu, ktorého syntézu špecificky aktivuje arginín.
Aktivita glutamátdehydrogenázy: je dôležitý regulačný mechanizmus, ktorý spája metabolizmus bielkovín a lipidov je dôležitý regulačný mechanizmus, ktorý spája Krebsov cyklus s tvorbou amoniaku je dôležitý regulačný mechanizmus, ktorý spája močovinový cyklus s tvorbou amoniaku nachádza sa v cytoplazme a mitochondriách všetkych živočíšnych buniek katalyzuje uvoľnenie amoniaku z glutamátu a jeho následné využitie pre syntézu karbamoy uvoľnením amoniaku z glutamátu usmerňuje tok amoniaku do močoviny v periportálnych hepatocytoch po oxidačnej deaminácii glutamátu vzniká oxalacetát využívaný v Krebsovom je inhibovaná ATP, GTP, NADH+ H+, NADPH+H.
Dôležitým regulačným mechanizmom, ktorý spája močovinový cyklus s tvorbou amoniaku aktivita 2-oxoglutarátdehydrogenázy aktivita pyruvátdehydrogenázy aktivita enzýmu, ktorá oxidačne deaminuje kyselinu glutámovú a ktorej koenzýmom je FAD aktivita glutamátdehydrogenázy, ktorej koenzýmom je NAD resp. NADP aktivita glutamátdehydrogenázy, ktorá katalyzuje vratnú reakciu aktivita glutamátdehydrogenázy, ktorej rovnováha môže byť ovplyvnená koncentráciou aktivita dehydrogenázy, ktorá katalyzuje reakciu vzniku produktov, z ktorých jeden sa využíva pre syntézu močoviny, druhý sa zapája do Krebsovho cyklu a redukovaný koenzým tejto reakcie do terminálnej oxidácie aktivita glutamátdehydrogenázy, ktorú alostericky inhibujú ATP a GTP a aktivujú ADP.
Genetické poruchy enzýmov cyklu tvorby močoviny: súvisia s poklesom amoniaku vedú ku vzostupom amoniaku v krvi úplná strata ich aktivity nie je zlučiteľná so životom ich čiastočná strata aktivity sa prejavuje vracaním, poruchami rastu, kŕčami, zastavením môžu viesť ku vzostupu koncentrácie amoniaku až na 10-6 mol/l, ktorá je pre organizmus toxická môžu viesť ku vzostupu amoniaku rádove až nad 10-3 mol/l prejavujú sa až v staršom veku najmä v dôsledku acidózy prejavujú sa už u novorodencov a detí.
Hlavným zdrojom dusíka pre organizmus sú: fosfolipidy napr. lecitíny glykolipidy napr. ceramidy bielkoviny, ktoré obsahujú takmer 10 % dusíka bielkoviny lebo obsahujú takmer 16 % dusíka len glukogénne aminkyseliny pyrimidínové a pyridínové bázy purínové a pyrimidínové nukleotidy kyselina močová, ktorá vzniká ako konečný produkt metabolizmu purínových nukleotidov.
Amoniak: využíva sa čiastočne na syntézu neesenciálnych aminokyselín prostredníctvom glutamátu väčšia časť sa vylučuje z organizmu prostredníctvom kyseliny močovej pre organizmus je toxický v koncentrácii rádove 10-3 mol/l u ureotelných organizmov sa fixuje do močoviny, prostredníctvom ktorej sa vylúči u človeka v krvi je transportovaný prostredníctvom glutamínu resp. alanínu zažívací trakt je jeho dôležitým zdrojom v hrubom čreve vzniká z močoviny ureázou v zažívacom trakte sa ho vytvorí približne 23 molov za deň.
Močovina: môže byť štiepená urátoxidázou v hrubom čreve môže byť štiepená ureázou, ktorú produkujú mikroorganizmy črevnej flóry do zažívacieho traktu sa môže dostať aj potravou nemá náboj, ľahko difunduje cez membrány preto sa dobre vylučuje obličkou na jej tvorbu postačuje približne 25 % funkčnej kapacity pečene za deň sa jej vylúči približne 30 g, čo zodpovedá 14 gramom dusíka vylučuje sa len glomelulárnou filtráciou na jej tvorbu postačuje približne 25 % funkčnej kapacity obličky.
|
