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鳥氨酸循環(huán)
鳥氨酸循環(huán) 編輯詞條
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指氨與二氧化碳通過鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸生成尿素的過程。
1932年Krebs等人利用大鼠肝切片作體外實驗,發(fā)現(xiàn)在供能的條件下,可由CO2和氨合成尿素。若在反應(yīng)體系中加入少量的精氨酸、鳥氨酸或瓜氨酸可加速尿素的合成,而這種氨基酸的含量并不減少。為此,Krebs等人提出了鳥氨酸循環(huán)(ornithine cycle)學(xué)說。
基本信息
中文名稱
鳥氨酸循環(huán)
定    義
氨與二氧化碳生成尿素
目錄1簡要概述
2合成過程
3合成特點
折疊編輯本段簡要概述
鳥氨酸循環(huán)(ornithine cycle)指氨與二氧化碳通過鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸生成尿素的過程。
體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素。合成尿素的主要器官是肝臟,但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。
尿素的生成分為三個階段,首先是鳥氨酸與C02和氨結(jié)合生成瓜氨酸,然后瓜氨酸再與氨結(jié)合生成精氨酸,最后在精氨酸酶的作用下,精氨酸水解生成尿素和鳥氨酸。鳥氨酸再重復(fù)上述循環(huán)過程。每經(jīng)過一次循環(huán),一分子C02和兩分子氨合成一分子尿素。
折疊編輯本段合成過程
(1)氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸合成酶I(carbamoylphosphatesynthetaseI,CPS—1)催化氨和C02在肝臟線粒體中合成氨基甲酰磷酸。此為一耗能反應(yīng),需2分子ATP和Mg2+參與,N—乙酰谷氨酸(N—acetylglutamaticacid,AGA)為CPS—工必需的變構(gòu)激活劑。生成的含高能鍵的氨基甲酰磷酸有很強的反應(yīng)活性。肝細胞中存在兩種氨基甲酰磷酸合成酶,上述的CPS—工存在于肝細胞線粒體中,以NH3為氮源,產(chǎn)物用于合成尿素。而另一種CPS—Ⅱ存在于肝細胞胞液中,以谷氨酰胺為氮源,生成的氨基甲酰磷酸是嘧啶合成的前體。
(2)瓜氨酸的合成線粒體中的鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化氨基甲酰磷酸與鳥氨酸縮合生成瓜氨酸。借助線粒體內(nèi)膜上的特異載體,鳥氨酸不斷由胞液轉(zhuǎn)進線粒體,而生成的瓜氨酸由線粒體轉(zhuǎn)入胞液。
(3)精氨酸的合成瓜氨酸進入細胞漿,由精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosucclnate synthetase),催化瓜氨酸與天冬氨酸縮合,為尿素合成提供第二個氨基。反應(yīng)需要ATP和Mg2’,生成產(chǎn)物精氨酸代琥珀酸。后者經(jīng)過精氨酸代琥珀酸裂解酶(argininosucclnate,lyase)作用裂解生成精氨酸和延胡索酸。
反應(yīng)中生成的延胡索酸在胞液中類似三羧酸循環(huán)相似反應(yīng),先生成蘋果酸再脫氫生成草酰乙酸,后者再經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用接受多種其他氨基酸的氨基生成天冬氨酸,天冬氨酸作為氨基載體又可參與精氨酸生成反應(yīng)。
(4)精氨酸水解及尿素的生成肝細胞中的精氨酸酶催化精氨酸水解生成尿素和鳥氨酸。
折疊編輯本段合成特點
(1)合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進行;
(2)合成一分子尿素需消耗四分子ATP;
(3)精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶;
(4)尿素分子中的兩個氮原子,一個來源于NH3,一個來源于天冬氨酸。
解除氨毒的主要方式是在肝臟中經(jīng)鳥氨酸循環(huán)合成尿素。肝功能嚴(yán)重損害時,尿素合成障礙,氨在血中積聚導(dǎo)致水平增高。增高的血氨進入腦將引起腦細胞損害和功能障礙,臨床上稱為肝性腦病或肝昏迷。這可能由于腦主要利用谷氨酸合成谷氨酰胺來消除增高的氨,并消耗大量?!於岚被匝a充谷氨酸,使三羧酸循環(huán)因中間產(chǎn)物α—酮戊二酸的減少而減弱,腦組織缺乏ATP供能而發(fā)生功能障礙。肝中尿素合成途徑的5個酶中任何一種有遺傳性缺陷,也會導(dǎo)致先天性尿素合成障礙及高血氨。降低血氨有助于肝性腦病的治療。常用的降低血氨的方法包括減少氨的來源如限制蛋白質(zhì)攝人量、口服抗生素藥物抑制腸道菌;增加的去路如給予谷氨酸以結(jié)合氨生成谷氨酰胺等。
尿素的合成受多種因素的調(diào)控,主要影響因素如下:
1.食物的影響如高蛋白膳食者尿素合成速度加快,排泄的含氮物中尿素占80一90%。
2.氨基甲酰磷酸合成酶I的調(diào)控氨基甲酰磷酸合成酶I為尿素合成關(guān)鍵,N—乙酰谷氨酸是該酶必需的變構(gòu)激活劑。精氨酸增加可作為激活劑增高N—乙酰谷氨酸合成酶活性,促進尿素合成。
3.鳥氨酸循環(huán)中酶系的調(diào)節(jié)作用精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶,其活性改變可調(diào)節(jié)尿素的合成速度。
詞條標(biāo)簽: 生物化學(xué) 科學(xué) 自然科學(xué) 藥物
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