Пути обезвреживания аммиака в живых организмах

К основным путям обезвреживания (детоксикации) аммиака относятся процессы, связанные с его использованием для:

· образования амидов аминокислот (аспарагина и глутамина);

· восстановительного аминирования α-кетоглутаровой кислоты;

· биосинтеза мочевины.

В процессе образования амидов аминокислот происходит связывание аммиака с глутаминовой и аспарагиновой кислотами. Ниже представлена реакция образования глутамина, катализируемая глутаминсинтетазой. В качестве продукта этой реакции образуется стандартная аминокислота – глутамин. Аналогичным образом аммиак используется для синтеза аспарагина.

Некоторая часть аммиака используется для восстановительного аминирования α-кетоглутаровой кислоты. Реакция восстановительного аминирования представляет собой обращение окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты, катализируемого глутаматдегидрогеназой. Однако в направлении связывания аммиака у глутаматдегидрогеназы в качестве кофермента используется восстановленный НАДФ.

Основным путем обезвреживания аммиака в организме человека и животных является процесс мочевинообразования. Образующаяся в нем мочевина представляет собой нетоксичный конечный продукт азотистого обмена.

Наиболее интенсивно синтез мочевины происходит в печени животных. С незначительной скоростью он идет также в почках и мозге. Однако вклад этих органов в общий баланс мочевинообразования невысок.

Еще в прошлом веке Н. В. Ненцкий и С. С. Салазкин показали, что в печени происходит образование мочевины из аммиака и углекислоты. Однако только в 1952 г. Г. Кребс и К. Хензелайт детально изучили этот процесс и ввели представление о цикле мочевинообразования.

Начальной реакцией процесса мочевинообразования является синтез богатого энергией соединения (макроэргического фосфата) – карбамоилфосфата (рис. 121). Далее карбамоилфосфат соединяется с нестандартной аминокислотой – орнитином, в результате чего образуется новая нестандартная аминокислота – цитруллин. В следующей реакции цитруллин взаимодействует с аспарагиновой кислотой, образуя аргининосукцинат. Аргининосукцинат распадается на аргинин и фумаровую кислоту. Образовавшийся аргинин под воздействием фермента аргиназы распадается до мочевины и орнитина.

Рисунок 121 – Цикл мочевинообразования

Синтезированная мочевина выделяется из организма через почки, а орнитин вновь вовлекается в реакцию взаимодействия с карбамоилфосфатом. Образовавшаяся в орнитиновом цикле фумаровая кислота, затем может подвергаться окислительным превращениям в цикле трикарбоновых кислот. Она используется для образования яблочной кислоты, которая далее в малатдегидрогеназной реакции окисляется в оксалоацетат. В свою очередь оксалоацетат может вовлекаться в реакцию переаминирования с глутаминовой кислотой, продуктом которой является аспарагиновая кис-лота – один из субстратов орнитинового цикла. Таким образом, фумаровая кислота выступает в качестве своеобразного связующего звена между циклом мочевины с циклом трикарбоновых кислот (рис. 122).

Рисунок 122 – Взаимосвязь между циклом мочевины

и циклом трикарбоновых кислот

Ниже приведено балансовое уравнение цикла мочевины:

Из него виден энергозависимый характер данного процесса. При образовании одной молекулы мочевины происходит использование трех молекул АТФ.

В последнее время доказано, что мочевина является не просто конечным продуктом азотистого обмена, смысл образования которого сводится только к детоксикации аммиака. Установлено, что она обладает выраженной биологической активностью, выступая в роли одного из важнейших водорастворимых антиоксидантов.