Пути образования и обезвреживания аммиака в тканях

Аммиак - токсичное соединение. Даже небольшое повышение его концентрации оказывает неблагоприятное действие на организм, и прежде всего на ЦНС. Так, повышение концентрации аммиака в мозге до 0,6 ммоль вызывает судороги. К симптомам гипераммониемии относят тремор, нечленораздельную речь, тошноту, рвоту, головокружение, судорожные припадки, потерю сознания. В тяжёлых случаях развивается кома с летальным исходом.

ПУТИ ОБРАЗОВАНИЯ АММИАКА
глутаминовая кислота α-кетоглутаровая кислота + NH3
α-аминокислота α-кетокислота + NH3
цистеин пируват + NH3
гистидин урокаиновая кислота + NH3
глицин глиоксалевая кислота + NH3
глюкозамин-6-фосфат глюкоза-6-фосфат + NH3
глутамин глутаминовая кислота + NH3
O
║ АТФ АДФ
NH2-C~O-P +CO2 + NH3 мочевина
карбомоилфосфат пиримидины
фолиевая кислота
глутамин пурины
глюкозамин

ПРИЧИНЫ АММИАЧНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

Остаточный азот и его компоненты

Высокая интенсивность процессов дезаминирования аминокислот в тканях и очень низкий уровень аммиака в крови свидетельствуют о том, что в клетках активно происходит связывание аммиака с образованием нетоксичных соединений, которые выводятся из организма с мочой. Эти реакции можно считать реакциями обезвреживания аммиака.

ИСТОЧНИКИ И СПОСОБЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АММИАКА В РАЗНЫХ ТКАНЯХ
Биогенные амины Аминокислоты Нуклеотиды
АММИАК
Синтез Синтез Образование Образование Образование
мочевины глутамина аланина глутамата аммонийных (~25 г/сут) солей
(~ 0,5 г/сут)
печень
мозг
Мышцы, кишечник
мозг
почки

РЕАКЦИИ СВЯЗЫВАНИЯ АММИАКА В КЛЕТКЕ
1. Реакция восстановительного аминирования α-кетоглутарата в L-глутамат:
НАДФН2 НАДФН
NH3 + α-кетоглутаровая глутаминовая + Н2О
кислота глутаматдегидрогеназа кислота
2. Реакция образования глутамина из глутаминовой кислоты с участием фермента глутаминсинтетазы. Реакция протекает в цитозоле клеток всех тканей, но в большей степени – мозга:
COOH CONH2
│ │
CH2 АТФ АДФ + Фн CH2
│ │
CH2 CH2
│ │
HC-NH2 глутаминсинтетаза HC-NH2
│ │
COOH COOH
глутаминовая глутамин
кислота

Пути обмена азота аминокислот и аммиака
ТКАНИ КРОВЬ ПЕЧЕНЬ
Аминок-ты α-КГ Ала Ала Ала α-КГ NH3
Кеток-ты глутамат пируват пируват глутамат СО2
АМФ NH3 глюкоза глюкоза глюкоза карбомоил-
фосфат
ИМФ глутамат глутамин
МОЗГ и другие ткани
Аминок-ты α-КГ NH3
Кеток-ты глутамат
глутамин
глутамат
глутамин
глутамин
NH3
орнитиновый
цикл
глутамат
NH3
α-КГ
ПОЧКИ
глутамат
глутамат
глутамат
NH3
МОЧА
мочевина
мочевина
аммонийные
соли
Мышцы, кишечник

Мочевина - основной конечный продукт азотистого обмена, в составе которого из организма выделяется до 90% всего выводимого азота. Экскреция мочевины в норме составляет ∼25 г/сут.
При повышении количества потребляемых с пищей белков экскреция мочевины увеличивается. Мочевина синтезируется только в печени, что было установлено ещё в опытах И.Д. Павлова. Поражение печени и нарушение синтеза мочевины приводят к повышению содержания в крови и тканях аммиака и аминокислот (в первую очередь, глутамина и аланина).

ЦИКЛ МОЧЕВИНЫ И ЕГО СВЯЗЬ С ЦТК
мочевина
карбомоил-фосфат
NH3 + CO2 + Н2О
2АТФ
L-аспартат
оксалоацетат
малат
фумарат
ЦТК
митохондрия
митохондрия
L-аспартат
цитоплазма

В 40-х годах XX века немецкие биохимики Г. Кребс и К. Гензелейт установили, что синтез мочевины представляет собой циклический процесс, состоящий из нескольких стадий, ключевым соединением которого, замыкающим цикл, является орнитин. Поэтому процесс синтеза мочевины получил название "орнитиновый цикл", или "цикл Кребса-Гензелейта".

Биологическая роль орнитинового цикла
Кребса-Гензелейта
Орнитиновый цикл в печени выполняет 2 функции:
-превращение азота аминокислот в мочевину, которая экскретируется и предотвращает накопление токсичных продуктов, главным образом аммиака;
-синтез аргинина и пополнение его фонда в организме.