Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Биохимиялық реакциялар жиынтығы. Урея циклі (орнитин циклі деп те аталады) – аммиактан (NH3) урея (NH2)2CO түзетін биохимиялық реакциялар циклі. Бұл циклді пайдаланатын жануарлар, негізінен қосмекенділер мен сүтқоректілер, уреотеликтер деп аталады. Урея циклы өте улы аммиакты уреяға айналдырып, шығаруға мүмкіндік береді. Бұл цикл ТСА циклының ашылуынан бес жыл бұрын (Ханс Кребс және Курт Хенселит, 1932) ашылған алғашқы метаболизм циклы болды. Бұл циклді кейін Ратнер мен Коэн толыққанды сипаттады. Урея циклы негізінен бауырда, аз дәрежеде бүйректерде жүзеге асады.
Set of biochemical reactions
The urea cycle (also known as the ornithine cycle) is a cycle of biochemical reactions that produces urea (NH2)2CO from ammonia (NH3). Animals that use this cycle, mainly amphibians and mammals, are called ureotelic. The urea cycle converts highly toxic ammonia to urea for excretion. This cycle was the first metabolic cycle to be discovered (Hans Krebs and Kurt Henseleit, 1932), five years before the discovery of the TCA cycle. This cycle was described in more detail later on by Ratner and Cohen. The urea cycle takes place primarily in the liver and, to a lesser extent, in the kidneys.
Бірінші реакция: мочевина айналымына кіру
Урея циклы басталар алдында аммиак карбамоил фосфатына түрлендіріледі. Бұл реакция карбамоил фосфат синтетаза I ферментімен катализденеді және екі АТФ молекуласын қажет етеді.
Before the urea cycle begins ammonia is converted to carbamoyl phosphate. The reaction is catalyzed by carbamoyl phosphate synthetase I and requires the use of two ATP molecules.
N-ацетилглютамин қышқылы
Карбамоил фосфатының синтезі және мочевина циклы N-ацетилглютамин қышқылының (NAcGlu) болуына тәуелді, ол CPS1-ді аллостерикалық түрде белсендіреді. NAcGlu карбамоилфосфат синтетазаның міндетті активаторы болып табылады. NAcGlu-ні N-ацетилглютамат синтетазасы (NAGS) арқылы синтездеуді Arg, NAGS-тің аллостерикалық стимуляторы, және Glu, трансаминация реакцияларының өнімі және NAGS-тің субстраттарының бірі, екеуі де ынталандырады, олардың екеуі де бос аминқышқылдарының деңгейі жоғарылағанда артады. Осылайша, Glu тек NAGS үшін субстрат ғана емес, сонымен қатар мочевина циклының активаторы болып табылады.
The synthesis of carbamoyl phosphate and the urea cycle are dependent on the presence of N acetylglutamic acid (NAcGlu), which allosterically activates CPS1. NAcGlu is an obligate activator of carbamoyl phosphate synthetase. Synthesis of NAcGlu by N acetylglutamate synthase (NAGS) is stimulated by both Arg, allosteric stimulator of NAGS, and Glu, a product in the transamination reactions and one of NAGS's substrates, both of which are elevated when free amino acids are elevated. So Glu not only is a substrate for NAGS but also serves as an activator for the urea cycle.
Субстрат концентрациялары
Циклдің қалған ферменттері олардың субстраттарының концентрацияларымен реттеледі. Осылайша, ARG1-ден басқа цикл ферменттерінің тұқым қуалайтын кемшіліктері мочевина өндірісінің айтарлықтай төмендеуіне әкелмейді (егер цикл ферменттерінің бірі толығымен жетіспесе, туғаннан кейін көп ұзамай өлім орнына жетеді). Керісінше, кемістігі бар ферменттің субстраты жинақталып, кемістігі бар реакцияның жылдамдығы қалыпқа келеді. Алайда, аномальды субстрат жинақталуының да салдары бар. Субстрат концентрациясы NH4+ дейін циклдің басынан аяғына дейін жоғарылайды, нәтижесінде гипераммонемия ([NH4+]P деңгейінің жоғарылауы) пайда болады. NH4+ токсикалық әсерінің түпкі себебі толыққанды түсіндірілмесе де, жоғары [NH4+] NH4+ тазарту жүйесіне, әсіресе миға зор жүктеме салады (уреа циклы ферменттерінің жетіспеушілігінің белгілеріне зияқтық және әлсіздік жатады). Бұл тазарту жүйесі GLUD1 және GLUL-ды қамтиды, олар 2-оксоглутарат (2OG) және Глу қорын азайтады. Ми осы қорының азаюына ең сезімтал. 2OG азаюы ТСАК жылдамдығын төмендетсе, Глу – нейротрансмиттер және тағы бір нейротрансмиттер – ГАМК-тың прекурсоры болып табылады. (734-б.)
The remaining enzymes of the cycle are controlled by the concentrations of their substrates. Thus, inherited deficiencies in cycle enzymes other than ARG1 do not result in significant decreases in urea production (if any cycle enzyme is entirely missing, death occurs shortly after birth). Rather, the deficient enzyme's substrate builds up, increasing the rate of the deficient reaction to normal. The anomalous substrate buildup is not without cost, however. The substrate concentrations become elevated all the way back up the cycle to NH4+, resulting in hyperammonemia (elevated [NH4+]P). Although the root cause of NH4+ toxicity is not completely understood, a high [NH4+] puts an enormous strain on the NH4+ clearing system, especially in the brain (symptoms of urea cycle enzyme deficiencies include intellectual disability and lethargy). This clearing system involves GLUD1 and GLUL, which decrease the 2 oxoglutarate (2OG) and Glu pools. The brain is most sensitive to the depletion of these pools. Depletion of 2OG decreases the rate of TCAC, whereas Glu is both a neurotransmitter and a precursor to GABA, another neurotransmitter. (p.734)
Лимон қышқылының циклымен байланыс
Урея циклы мен лимон қышқылы циклы тәуелсіз циклдер, бірақ олар бір-бірімен байланысты. Урея циклының азот атомдарының бірі оксалоацетаттың аспартатқа трансаминациялануы арқылы алынады. Үшінші қадамда түзілетін фумарат лимон қышқылы циклының аралық өнімі болып табылады және сол циклға қайта оралады. Циклға қатысатын ферменттердегі генетикалық ақаулар пайда болуы мүмкін, бұл әдетте туғаннан кейін бірнеше күн ішінде білінеді. Жаңа туған балаларда көбінесе құсу және шаршаңқылық байқалады. Урея циклының бұзылулары ересектерде де анықталуы мүмкін, симптомдары делирий эпизодтары, летаргия және инсультқа ұқсас белгілерді қамтуы мүмкін. Бұған қоса, егер бауырда урея циклының жұмысы бұзылса, науқаста цирроз дамуы мүмкін. Мутациялар урея циклына қатысатын әртүрлі ферменттер мен тасымалдаушылардың жетіспеушілігіне алып келеді және урея циклының бұзылуына себеп болады. ОТК жетіспеушілігінен басқа, барлық урея циклының ақаулары аутосомалық рецессивті жолмен мұраға беріледі. ОТК жетіспеушілігі Х-хромосомаға байланысты рецессивті ауру ретінде мұраға беріледі, бірақ кейбір әйелдерде де симптомдар көрінуі мүмкін. Урея циклының бұзылуларының көпшілігі гипераммонемиямен байланысты, алайда аргининемия және аргининосукциналық ацидурияның кейбір түрлерінде аммиактың деңгейі жоғарыламайды.
The urea cycle and the citric acid cycle are independent cycles but are linked. One of the nitrogen atoms in the urea cycle is obtained from the transamination of oxaloacetate to aspartate. The fumarate that is produced in step three is also an intermediate in the citric acid cycle and is returned to that cycle. Genetic defects in the enzymes involved in the cycle can occur, which usually manifest within a few days after birth. The recently born child will typically experience varying bouts of vomiting and periods of lethargy. Urea cycle disorders may also be diagnosed in adults, and symptoms may include delirium episodes, lethargy, and symptoms similar to that of a stroke. On top of these symptoms, if the urea cycle begins to malfunction in the liver, the patient may develop cirrhosis. Mutations lead to deficiencies of the various enzymes and transporters involved in the urea cycle, and cause urea cycle disorders. All urea cycle defects, except OTC deficiency, are inherited in an autosomal recessive manner. OTC deficiency is inherited as an X linked recessive disorder, although some females can show symptoms. Most urea cycle disorders are associated with hyperammonemia, however argininemia and some forms of argininosuccinic aciduria do not present with elevated ammonia.