Ornithinový cyklus: popis, schéma a funkce

25. 2. 2019

Pro získání spolehlivých informací o světě, který člověk studoval, je veškerá vědecká činnost jasně rozdělena podle oblastí, které jsou diferencovány podle předmětů a jevů výzkumu. Proto je taková odvětví vědy jako biochemie známa - "věda o chemickém složení živých buněk a organismů, stejně jako o chemických procesech jejich životně důležité činnosti". Jedním z těchto chemických procesů je ornitinový cyklus. Zvažte to podrobněji.

Co je "cyklus" z hlediska biochemie?

Cílem biochemie je stanovit funkce látek v těle a jejich interakčních produktech. Je třeba vědět, jaké chemické reakce se provádějí, určit určitou pravidelnost vlivu některých látek na biochemické procesy, abychom nejenom věděli, jak je uspořádán "život", ale také například vytvářet léky.

Jedním ze základních znalostí vnitřních procesů je to, že při stimulaci je nutná chemická interakce, jinak látky reagují velmi pomalu. V těle se úloha přírodních katalyzátorů pro chemické reakce provádí enzymy.

Nejčastěji však enzymatické procesy nejsou jednostupňové. Existují jako soubor reakcí, spojených do řetězců, které jsou buď lineární, nebo rozvětvené nebo cyklické.

Takže jsme uzavřeli: cyklus z hlediska biochemie je soubor chemických reakcí, procesů, které tvoří obvod po určitou dobu (jinak, jen zdokonalený pojem "cyklus").

Seznámení s konceptem

Abychom se seznámili s ornitinovým cyklem tvorby močoviny, stojí za to, že má jiná jména: jinak se nazývá cyklus močoviny nebo cyklus Krebs-Henzeleite. To je nutné znát, abychom mohli svobodně zvládnout různou vědeckou literaturu.

Předpokládá se, že ornitinový cyklus v biochemii objevil G. Krebs a K. Henzeleit v roce 1932. Právě tito vědci odvodili reakční rovnice tohoto cyklu. Objev této sady chemických procesů představil lidstvu první cyklický systém v metabolismu, a to i před popisem cyklu kyseliny trikarboxylové.

G.Krebs

Stejně jako u jakéhokoli objevu byla potvrzena spolehlivost popsaného ornitinového cyklu tvorby močoviny následnými studiemi. Navíc G. Cohen a S. Ratner vytvořili mezistupně v biosyntéze močoviny. Místo reakční sekvence popsané Krebsem a Henzelleitem je také známé: ornitinový cyklus se vyskytuje v játrech.

Schéma cyklu

Jak již bylo zmíněno dříve, ornitinový cyklus je kombinací enzymatických reakcí. Nejvýhodnější je prezentovat tento biochemický proces ve formě schématu, který je uveden na následujícím obrázku.

Schéma cyklu močoviny

Jak je z grafu vidět, v průběhu cyklu se anorganický fosfor uvolňuje kyselina fumarová (kromě močoviny), ale ATP se spotřebuje, nebo "energetická měna" v těle. Také "předběžná" etapa ornitinového cyklu je biosyntéza látky, jako je karbamoylfosfát: jedná se o makroergickou sloučeninu, která je aktivní látkou v metabolismu amoniaku, a aktivace amoniaku je důležitá, protože močovinový cyklus je hlavním způsobem neutralizace a eliminace organismu takové sloučeniny, jako je amoniak.

Biochemie cyklických reakcí ornitinu

První reakcí cyklu je syntéza karbamoylfosfátu, tato reakce je nevratná, stejně jako všechny následující enzymatické reakce daného cyklu. Schéma znázorňuje pouze jeden ze tří možných mechanismů pro syntézu tohoto derivátu amoniaku.

Dále výsledná látka vstupuje do kondenzační reakce s ornitinem, to je způsob, jakým se vytváří citrulin, který prostřednictvím meziprodukce kyseliny arginin-jantarové kondenzací s kyselinou asparagovou a jeho rozkladem vzniká arginin a fumarát. Je to arginin, který se rozkládá na močovinu, která je hlavním produktem opouštějícím cyklus, stejně jako ornitin, který se i nadále účastní cyklu.

Stojí za zmínku, že každá reakce ornitinového cyklu je katalyzována individuálním enzymem. Celková cyklická reakce bez meziproduktů je uvedena na následujícím obrázku.

Celková odpověď na ornitinový cyklus

Jaká je role ornitinového cyklu?

Samozřejmě, každý proces v těle má určité, přísně vyhrazené funkce. Úloha ornitinového cyklu je tedy zapojení metabolismu dusíku do těla: změní se na močovinu, která se vylučuje z těla, čímž se zabrání akumulaci toxických produktů (zejména amoniaku).

Za druhé, jedním z meziproduktů je arginin a jeho přítomnost v těle je velmi cenná a prostě nutná. Vedle výše uvedených funkcí je daleko od sekundární role cyklu, který studujeme.

Komunikace cyklu močoviny s TsTK

Cyklus TCA je cyklus kyseliny trikarboxylové - jinak známý jako Krebsův cyklus nebo citrátový cyklus. Jedná se o jeden z nejdůležitějších procesů v těle s nekonečným množstvím funkcí.

Takže látka, jako je fumarát, se účastní cyklu TCA. Vzhledem k tomu, že schéma a stručný přehled cyklu močoviny nebyly dávány dávno, není těžké připomenout, že v jednom ze stupňů je kyselina fumarová vedlejším produktem, jehož sůl (fumarát) se převede na malát, který se následně přenese do mitochondrií, kde součástí Krebsova cyklu! Dále se během chemických transformací malátu uvolňují tři molekuly ATP. A je velmi důležité vzít v úvahu, protože tyto procesy jen kompenzují biosyntézu močoviny (přesněji jednu z jejích molekul).

Níže uvedený obrázek ukazuje diagram, ze kterého je viditelný vztah obou cyklů.

Vztah TCA a cyklus močoviny

Všechno je úzce propojeno a spojeno v hádanku o zdravém fungování každé buňky našeho těla!

Co způsobuje narušení cyklu močoviny?

Jedním z důsledků narušení ornitinového cyklu je onemocnění, jako je hyperamonémie. To znamená, že je deaktivován proces deaktivace amoniaku, což vede k toxickým účinkům na tělo. Příčiny tohoto problému jsou rozděleny do dvou typů: vrozená vada nebo získané poškození jater.

Ve vědě je známo pět dědičných chorob, které jsou způsobeny vadou pěti enzymů močovinového cyklu. Níže uvedený obrázek ukazuje jména onemocnění a v důsledku toho enzym vystavený vadám.

Dědičná onemocnění, která způsobují narušení ornitinového cyklu

Sekundární (získané) poškození jater zahrnuje důsledky např. Cirhózy a hepatitidy (níže uvedený obrázek ukazuje ilustraci chorobných jater).

Ilustrace onemocnění jater

Jaké jsou příznaky problémů v cyklu močoviny a je možné provést diagnózu sami?

Symptomy různých typů problémů v procesu biosyntézy močoviny jsou velmi rozmanité: od nevolnosti, zvracení, závratě a ztráty vědomí k edému mozku, epilepsii, mentální retardaci a oslabení imunitního systému. Je však velmi obtížné rozhodnout o tak závažném problému. V souvislosti s klinickými studiemi musí být provedeny testy krve a moči, aby se zjistila zvýšená hladina určitých látek (pozoruje se obsah amoniaku v krvi, obsah metabolitů ornitinového cyklu v moči a také aktivita enzymů v jaterních buňkách). To je logické, protože narušení cyklu v určité fázi vede k tomu, že se vyskytne nerovnováha, koncentrace některých látek se zvyšuje, to znamená, že překračuje normální rozsah, který je pro život bezpečný.

Proto je odpověď poměrně jednoduchá a zřejmá: je lepší nechce se pokusit identifikovat problémy ve fungování ornitinového cyklu sama o sobě, ale uchýlit se k lékařské pomoci, pokud máte pochybnosti o sobě nebo o svých blízkých.

Biochemické cykly

Samozřejmě je hloupé domnívat se, že ornitinový cyklus je jedinečný svým vlastním způsobem. Již dříve jsme se spojili s dalším cyklem známým v biochémii. V této fázi věda zná řadu přesně cyklicky organizovaných systémů pro provádění vícestupňových chemických transformací, které se vyskytují v živých organismech. Samozřejmě, že každý student není všeobecně známý. Určitě však stojí za to znát názvy takových jevů jako cyklus ornitinu, který je již znám, cyklu Krebs (na obrázku níže) a Coreyho cyklu.

Krebsův cyklus

Znalost těchto základů biochemie pomáhá lékařům, biologům a lékárníkům najít a vyloučit selhání v práci lidského těla. To vám umožní rychle vyléčit každého člověka a dát mu příležitost žít v plném věku po mnoho let bez obav o skutečnost, že má nějaké nebezpečné abnormality, které mohou nakonec vést k smrti.