В результате этого процесса повышается степень амидирования белка, меняются его конформация и свойства.
Синтез глютамина – это основной путь удаления аммиака в тканях мозга (хотя там может идти и образование мочевины, но существенной роли в удалении аммиака в ткани мозга этот процесс не играет).
COOH АТФ АДФ CONH2
| + NH3 -H2O |
CH2 CH2
| глютаминсинтетаза |
CH2 CH2
| |
CH – NH2 CH – NH2
| |
COOH COOH
Глютамат глютамин
В некоторых тканях аналогично синтезируется аспарагин.
Глютамин – это нетоксичное соединение, легко проходит через мембраны. С током крови поступает в печень, почки, где под действием глютаминазы дезаминируется , выделяя аммиак, который в печени превращается в мочевину, в почках – в аммонийные соли и в таком виде выделяется из организма. Можно сказать, глютамин – транспортная форма аммиака.
Синтез мочевины.
Основным процессом утилизации аммиака в печени является синтез мочевины. Он протекает в митохондриях. На первом этапе образуется карбомоилфосфат: NH2 NH2 NH2 COOH АТФ АМФ +ПФ NH2 NH2
| | - H3PO4 | | -Н2О
CO + (CH2)3 CO + CH – NH2
| | орнитинкарбомоилтрансфераза | | аргининсукцинатсинтетаза
O – PO3H2 CH2 (орнитинтранскарбомоилаза) NH CH2
Карбомоил | | |
фосфат CH – NH2 (CH2)3 COOH
| | аспартат
COOH CH – NH2
Орнитин |
COOH
цитрулин
NH2 COOH COOH NH2 NH2 NH2
| | | | | |
C=N-CH CH + CH=NH (CH2)3 + C=O
| | аргининсукцинатлиаза || | +H2O | |
NH CH2 CH NH CH – NH2 NH2
| | | | аргиназа | мочевина
(CH2)3 COOH COOH (CH2)3 COOH
| фумаровая | орнитин
СООН кислота CH – NH2
Аргининсукцинат |
СООН аргинин
Непосредственными источниками азота в мочевине являются аммиак и аспартат. Источником углерода является СО2. Процесс требует много энергии – затрачивается 3 молекулы АТФ. Ключевой стадией является гидролиз аргинина под действием аргиназы. Это не только стадия образования собственно мочевины, но и стадия образования арнитина. Организмы не способные синтезировать мочевину не имеют этого фермента. Остальные ферменты цикла широко распространены в природе и участвуют ив других метаболических путях, помимо образования мочевины. Карбомоилфосфатсинтетаза, например, участвует в процессе биосинтеза пиримидиновых нуклеидов.
И аммиак и аспартат (источники азота в мочевине) могут быть образованы из глутамата. За образование аммиака отвечает глутамат-ДГ. Аспартат может получить азот от глутамата в ходе реакций трансаминирования, оксалоацетат выполняет роль акцепторной a-оксокислоты. В свою очередь оксалоацетат может синтезироваться из фумарата (получаемого в ходе цикла мочевины). Более того, превращение фумарата в аспартат, из-за наличия стадии фумарат – малат - оксалоацетат - аспартат, возмещает АТФ, необходимый для цикла мочевины. Схема процесса:
2 АТФ 2АДФ + Фк
Орнитин + карбомоилфосфат NH3 + СО2
Цитрулин + аспартат
Аргининсукцинат
Аргинин + Фумарат
НАД НАДН
Орнитин + мочевина Малат Оксалоацетат
Нарушение синтеза мочевины:
Известны метаболические нарушения, обусловленные недостатком каждого из ферментов, катализирующих реакции синтеза мочевины. Общие симптомы: рвота (особенно у детей), отвращение к белковой пище, нарушение координации движений, раздражительность, сопливость, умственная отсталость.