Cykl ornityny: opis, schemat i cechy

Aby uzyskać wiarygodne informacje o świecie badanym przez człowieka, cała działalność naukowa jest wyraźnie podzielona według obszarów, zróżnicowanych w zależności od przedmiotów i zjawisk badawczych. Tak więc znany jest taki dział nauki, jak biochemia - "nauka o składzie chemicznym żywych komórek i organizmów, a także leżących u podstaw procesów chemicznych ich życiowej aktywności". Jednym z tych procesów chemicznych jest cykl ornityny. Rozważ to bardziej szczegółowo.

Czym jest "cykl" w zakresie biochemii?

Celem biochemii jest ustalenie funkcji substancji w ciele i ich produktów interakcji. Konieczne jest ustalenie, jakie reakcje chemiczne są przeprowadzane, aby ustalić pewną regularność wpływu niektórych substancji na procesy biochemiczne, aby nie tylko wiedzieć, jak "życie" jest zorganizowane, ale także, na przykład, tworzyć leki.

Jedną z podstawowych wiedzy na temat procesów wewnętrznych jest to, że wszelkie interakcje chemiczne są niezbędne w stymulacji, w przeciwnym razie substancje będą reagować ze sobą bardzo powoli. W organizmie rola naturalnych katalizatorów reakcji chemicznych jest wykonywana przez enzymy.

Jednak najczęściej procesy enzymatyczne nie są jednoetapowe. Są one zbiorem reakcji, połączonych w łańcuchy, które z kolei są liniowe, rozgałęzione lub cykliczne.

Podsumowując: cykl w kategoriach biochemii to zestaw reakcji chemicznych, procesów, które składają się na obwód przez pewien okres czasu (inaczej, po prostu ulepszona koncepcja "cyklu").

Zapoznanie się z koncepcją

Aby rozpocząć znajomość ornitynowego cyklu tworzenia mocznika, warto mieć inne nazwy: w przeciwnym razie nazywa się to cyklem mocznikowym lub cyklem Krebs-Henzeleite. Trzeba to wiedzieć, aby swobodnie opanować różne publikacje naukowe.

Uważa się, że cykl ornityny w biochemii odkryli G. Krebs i K. Henzeleit w 1932 roku. To właśnie naukowcy wyprowadzili równania reakcji tego cyklu. Odkrycie tego zestawu procesów chemicznych dało ludzkości pierwszy cykliczny układ w metabolizmie, jeszcze przed opisem cyklu kwasu trójkarboksylowego.

Podobnie jak w przypadku każdego odkrycia, wiarygodność opisanego cyklu tworzenia mocznika w ornitynie została udowodniona w kolejnych badaniach. Ponadto G. Cohen i S. Ratner uzyskali pośrednie etapy biosyntezy mocznika. Znane jest również miejsce sekwencji reakcji opisanej przez Krebsa i Henzelleita: cykl ornityny zachodzi w wątrobie.

Schemat cyklu

Jak wspomniano wcześniej, cykl ornityny jest kombinacją reakcji enzymatycznych. Najwygodniej jest przedstawić ten proces biochemiczny w postaci schematu, który pokazano na rysunku poniżej.

Jak widać na diagramie, w trakcie cyklu nieorganiczny fosfor uwalnia kwas fumarowy (poza mocznikiem), ale zużywa ATP lub "energię energetyczną" w ciele. Również "wstępnym" etapem cyklu ornitynowego jest biosynteza substancji, takiej jak fosforan karbamoilu: jest to związek makroergiczny, który jest aktywną formą amoniaku w metabolizmie, a aktywacja amoniaku jest ważna, ponieważ cykl mocznikowy jest głównym sposobem neutralizacji i eliminacji z ciała takiego związku jak amoniak.

Biochemia reakcji cyklu ornitynowego

Pierwszą reakcją cyklu jest synteza fosforanu karbamoilu, ta reakcja jest nieodwracalna, podobnie jak wszystkie kolejne reakcje enzymatyczne danego cyklu. Diagram pokazuje tylko jeden z trzech możliwych mechanizmów syntezy tej pochodnej amoniaku.

Następnie powstała substancja wchodzi w reakcję kondensacji z ornityną, tak powstaje cytrulina, która poprzez tworzenie pośrednie kwasu arginino-bursztynowego przez kondensację z kwasem asparaginowym i jego rozkład prowadzi do argininy i fumaranu. Jest to arginina, która jest rozkładana na mocznik, który jest głównym produktem opuszczającym cykl, a także ornityna, która nadal uczestniczy w cyklu.

Warto zauważyć, że każda reakcja cyklu ornitynowego jest katalizowana przez pojedynczy enzym. Ogólną reakcję cyklu bez produktów pośrednich pokazano na poniższym rysunku.

Jaka jest rola cyklu ornityny?

Oczywiście każdy proces w ciele ma pewne ściśle zastrzeżone funkcje. Tak więc, rolą cyklu ornitynowego jest po pierwsze udział metabolizmu azotu w organizmie: zamienia się w mocznik, który jest wydalany z organizmu, co pomaga uniknąć gromadzenia się toksycznych produktów (głównie amoniaku).

Po drugie, jednym z produktów pośrednich jest arginina, a jego obecność w organizmie jest bardzo cenna i po prostu niezbędna. Oprócz funkcji wymienionych powyżej, istnieje jeszcze daleka od drugorzędnej roli cyklu, który badamy.

Komunikacja cyklu mocznika z TsTK

Cykl TCA to cykl kwasu trójkarboksylowego - inaczej zwany cyklem Krebsa lub cyklem cytrynianowym. Jest to jeden z najważniejszych procesów w ciele, z nieskończoną liczbą wykonywanych funkcji.

Tak więc substancja taka jak fumaran bierze udział w cyklu TCA. Ponieważ schemat i krótki przegląd cyklu mocznikowego zostały podane nie tak dawno temu, nietrudno jest przypomnieć, że na jednym z etapów kwas fumarowy jest produktem ubocznym, którego sól (fumaran) przekształca się w jabłczan, który z kolei przenosi się do mitochondriów, gdzie zawarte w cyklu Krebsa! Ponadto podczas przemian chemicznych jabłczanu uwalniają się trzy cząsteczki ATP. I bardzo ważne jest, aby wziąć pod uwagę, ponieważ procesy te tylko rekompensują biosyntezę mocznika (a dokładniej jednej z jego cząsteczek).

Poniższy rysunek przedstawia schemat, z którego widać zależność dwóch cykli.

Wszystko jest ściśle ze sobą powiązane i połączone w logikę zdrowego funkcjonowania każdej komórki naszego ciała!

Co powoduje naruszenie cyklu mocznikowego?

Jedną z konsekwencji naruszenia cyklu ornityny jest choroba, taka jak hiperamonemia. Oznacza to, że proces dezaktywacji amoniaku jest zaburzony, co prowadzi do toksycznego wpływu na organizm. Przyczyny tego problemu dzielą się na dwa typy: wada wrodzona lub nabyte uszkodzenie wątroby.

W nauce znanych jest pięć dziedzicznych chorób, które są spowodowane wadą pięciu enzymów cyklu mocznikowego. Poniższy rysunek pokazuje nazwy chorób i odpowiednio enzymu poddanego defektom.

Wtórne (nabyte) uszkodzenie wątroby obejmuje konsekwencje, na przykład, marskości i zapalenia wątroby (poniższy rysunek przedstawia ilustrację chorej wątroby).

Jakie są objawy problemów w cyklu mocznikowym i czy możliwe jest samodzielne postawienie diagnozy?

Objawy różnego rodzaju problemów związanych z procesem biosyntezy mocznika są bardzo zróżnicowane: od nudności, wymiotów, zawrotów głowy i utraty przytomności po obrzęk mózgu, epilepsję, upośledzenie umysłowe i osłabienie układu odpornościowego. Jednak bardzo trudno jest podjąć decyzję w sprawie tak poważnego problemu. W kontekście badań klinicznych należy przeprowadzić badania krwi i moczu, aby zidentyfikować podwyższone poziomy niektórych substancji (patrzą one na zawartość amoniaku we krwi, zawartość metabolitów cyklu ornitynowego w moczu, a także na aktywność enzymów w komórkach wątroby). Jest to logiczne, ponieważ naruszenie cyklu na pewnym etapie prowadzi do tego, że zachodzi brak równowagi, stężenie pewnych substancji wzrasta, to znaczy wykracza poza normalny zakres bezpieczny dla życia.

Dlatego odpowiedź jest dość prosta i oczywista: lepiej nie próbować w żaden sposób próbować samodzielnie identyfikować problemów w funkcjonowaniu cyklu ornityny, ale korzystać z pomocy medycznej, jeśli masz wątpliwości co do siebie lub swoich bliskich.

Cykle biochemiczne

Oczywiście głupotą jest sądzić, że cykl ornityny jest unikalny na swój sposób. Jeszcze wcześniej ustaliliśmy jego związek z innym cyklem znanym z biochemii. Na tym etapie nauka zna wiele precyzyjnie cyklicznie zorganizowanych systemów wdrażania wielostopniowych przemian chemicznych zachodzących w żywych organizmach. Ale, oczywiście, nie każdy student jest powszechnie znany. Warto jednak znać nazwy takich zjawisk, jak znany nam już cykl ornityny, cykl Krebsa (pokazany na poniższym rysunku) i cykl Corey.

Znajomość tych podstaw biochemii pomaga lekarzom, biologom i farmaceutom znaleźć i wyeliminować niepowodzenia w pracy ludzkiego ciała. Pozwoli ci to szybko wyleczyć każdą osobę i da mu możliwość życia w pełni przez wiele lat, bez obawy o to, że ma jakieś niebezpieczne anomalie, które mogą ostatecznie doprowadzić do śmierci.