Lauke karbamido ciklas, azotasturintys medžiagų apykaitos galutiniai produktai paverčiami karbamidu. Šis biocheminis procesas vyksta kepenys. Karbamidas tada išsiskiria pro inkstus.
Koks yra karbamido ciklas?
Lauke karbamido galutiniai medžiagų apykaitos produktai, kuriuose yra azotas virsta karbamidu. Baltymaiarba baltymai susideda iš daugelio amino rūgštys. Juose savo ruožtu yra bent vienas azotas molekulė aminogrupės pavidalu (-NH2). Kai amino rūgštys ir jų azotas molekulės yra suskaidyti, toksiški amoniakas Susidaro (NH3). Viduje konors kraujas, amoniakas yra ištirpinamas vadinamųjų amonio jonų (NH4 +) pavidalu. Net ir tokiu ištirpusiu pavidalu medžiaga gali turėti toksišką poveikį. Viduje konors kepenyskarbamidas susidaro surišdamas amonio jonus. Tai paverčia jonus nepavojingais. Susidaręs karbamidas išsiskiria per inkstus. Žmonės priklauso nuo karbamido ciklo. Dauguma vandens gyvūnų gali nedelsdami išlaisvinti gautą medžiagą amoniakas į vanduo per jų kūno skysčiai osmoso būdu. Paukščių ir driežų, daugiau nekenksmingas šlapimo rūgštis gaminamas vietoj karbamido. Tai taip pat išsiskiria su šlapimu, tačiau, skirtingai nuo karbamido, jis gali ilgiau išlikti organizme, nepadarant žalos.
Funkcija ir užduotis
Karbamido ciklas, dar vadinamas ornitino ciklu, prasideda mitochondrijos. mitochondrijos taip pat žinomi kaip ląstelės jėgainės, nes būtent čia gaminama labai didelės energijos molekulė ATP. Matricoje mitochondrijos, karbamoilas fosfatas susidaro iš laisvo amoniako ir anglis dioksido fermentas karbamoilas fosfatas sintetazė 1. Ši reakcija palieka a fosfatas likučių. To reikia kitame etape. Čia ornitinas, amino rūgštis, esanti mitochondrijų matricoje, reaguoja su pirmajame etape susidariusiu karbamoilfosfatu. Šiame procese karbamoilfosfatas perkelia savo karbamoilo grupę į ornitiną. Citrulino susidaro fosfatas. Šios cheminės reakcijos katalizatorius yra fermentas ornitino transkarbamilazė. Kad procesas tęstųsi, citrulinas susidariusios turi būti gabenamos iš mitochondrijų į ląstelės skystį kepenys ląstelės (hepatocitai). Tai daroma naudojant ornitinocitrulinas vežėjas. Hepatocitų citoplazmoje aspartato amino grupė taip pat tampa karbamido ciklo dalimi. Citrulino karbonilo grupė reaguoja su aspartatu. Tai gamina argininosukcinatą katalizuojančio fermento argininosukcinato sintetazės būdu. Tai skaldo kitas katalizuojantis fermentas argininosukcininazė į laisvąjį furamatą ir laisvąjį argininas. Laisvasis furamatas regeneruojamas iki aspartato. The argininas savo ruožtu skaidomas fermento arginazės. Taip gaunamas karbamidas ir ornitinas. Ornitinas grąžinamas atgal į mitochondriją, kur jis yra citrulino susidarymo molekulė. Karbamidas išsiskiria inkstas kaip vanduo-tirpi molekulė. Taigi be karbamido ciklo negalima pašalinti metabolinio toksino amoniako. Karbamidas tokiu būdu padeda detoksikuoti kūną. Jei jis sutrikęs, gali pasireikšti sunkūs neurologiniai simptomai. Sveikos kepenys yra ypač svarbios veikiančiam karbamido ciklui, nes būtent čia susidaro didžioji dalis karbamido. Tik nedidelė ir nereikšminga karbamido dalis susidaro inkstas. Tačiau kadangi inkstas išskiria karbamidą, karbamido kiekį organizme kraujas yra naudojamas nustatyti ir stebėti pažangą inkstų nepakankamumas. Kraujas karbamido kiekis taip pat vaidina svarbų vaidmenį dializė stebėsena ar nustatant priežastį koma.
Ligos ir skundai
Iš viso yra žinomi šeši karbamido metabolizmo sutrikimai. Tai visada yra dalyvaujančio fermento sutrikimo rezultatas. Taigi paprastai trūksta karbamoilfosfato sintetazės, ornitino transkarbamilazės, argininosukcinato sintetazės, argininosukcinato liazės, arginazės ar N-acetilo glutamatas sintetazė sutrikus šlapalo apykaitai. Bet kurio iš jų trūkumas fermentai (enzimai) visada sukelia patologiškai didelį amoniako kaupimąsi audiniuose ir kraujyje. Padidėjęs amoniako kiekis kraujyje taip pat vadinamas hiperamonemija. Hiperamonemiją gali sukelti ir sutrikusi kepenų veikla. Visų pirma, pažengusios kepenų ligos, tokios kaip lėtinės hepatito ar kepenų cirozė dėl kepenų ląstelių mirties pažeidžia karbamido ciklą. Sunkių šlapalo ciklo sutrikimų pasekmės pirmiausia yra žala centrinei nervų sistema. Tai būklė taip pat vadinama kepenų encefalopatija. Jei sutrinka šlapalo ciklas, kraujyje lieka per daug nuodingo amoniako. Citotoksinas pirmiausia puola ląsteles nervų sistema. Šie apsinuodija. Tai padidina intrakranijinį slėgį ir galiausiai sukelia smegenų edemą. Simptomus galima suskirstyti į keturis etapus. Pirmajame etape yra tik nedideli pokyčiai, tokie kaip koncentracija sutrikimai ar nuotaikos svyravimai. Tačiau kai kuriais atvejais nukentėjusieji šiame etape jau turi problemų sprendžiant paprastas aritmetines problemas. Antrame etape padidėja mieguistumas. Laiko orientacija yra ribota. Po to seka kalbos ir sąmonės sutrikimai. Pacientai kenčia nuo nenormalaus mieguistumo, tačiau vis tiek reaguoja ir gali būti pažadinti. Sunkiausia forma kepenų encefalopatija yra kepenų koma, dar vadinama koma hepaticum. Šiam etapui būdingas visiškas nesąmoningumas ir visiškas jų nebuvimas refleksas. Kepenų koma dažnai būna mirtina. Karbamido ciklo sutrikimų simptomų pasireiškimą palaiko kai kurie veiksniai. Pavyzdžiui, infekcijos gali vadovauti į padidėjusį ląstelių irimą ir taip į padidėjusį amino rūgštys. Padidėjęs baltymų suvartojimas su maistu taip pat gali perkrauti jau sutrikusį karbamido ciklą. The terapija karbamido ciklo sutrikimų mediciniškai atliekama fenilacetatu ir benzoatu. Abu reaguoja kartu su glutaminas ir glicinas, kad susidarytų fenacetilglutaminas ir hipuro rūgštis. Kaip ir karbamidas, šie gali pašalinti azotą ir taip pat išsiskiria su šlapimu.
