Орнитинов цикъл: описание, схема и характеристики

За да се получи достоверна информация за света, изучаван от човека, цялата научна дейност е ясно разделена по области, диференцирани според предметите и явленията на изследването. Така известен е такъв клон на науката като биохимията - "науката за химичния състав на живите клетки и организми, както и основните химически процеси на тяхната жизнена дейност". Един от тези химични процеси е орнитиновия цикъл. Разгледайте го по-подробно.

Какво е "цикъл" от гледна точка на биохимията?

Целта на биохимията е да установи функциите на веществата в организма и техните продукти за взаимодействие. Необходимо е да се знае какви химически реакции се извършват, да се установи някаква редовност на въздействието на определени вещества върху биохимичните процеси, за да се знае не само как е уреден животът, но и да се създадат лекарства.

Едно от фундаменталните познания за вътрешните процеси е, че всяко химично взаимодействие е необходимо при стимулиране, в противен случай веществата ще реагират една с друга изключително бавно. В организма ролята на естествените катализатори за химични реакции се извършва от ензими.

Въпреки това, най-често ензимните процеси не са едноетапни. Те съществуват като набор от реакции, комбинирани в вериги, които от своя страна са или линейни, или разклонени, или циклични.

Затова заключаваме: цикълът от гледна точка на биохимията е съвкупност от химични реакции, процеси, които съставят веригата за определен период от време (в противен случай, просто подобрена концепция за "цикъл").

Запознаване с концепцията

За да започнете запознаване с орнитиновия цикъл на образуване на урея, си заслужава факта, че той има други имена: в противен случай той се нарича цикъл на урея или цикълът на Кребс-Henzeleite. Необходимо е да се знае това, за да се владее свободно различна научна литература.

Смята се, че орнитиновия цикъл в биохимията е бил открит от G. Krebs и K. Henzeleit през 1932 година. Именно тези учени са извлекли уравненията на реакцията на този цикъл. Откриването на този набор от химични процеси представя на човечеството първата циклична система в метаболизма, дори преди описанието на цикъла на трикарбоксилната киселина.

Както при всяко откритие, надеждността на описания орнитинов цикъл на образуване на карбамид се доказва с последващи изследвания. В допълнение, G. Cohen и S. Ratner са установени междинни етапи в биосинтеза на урея. Мястото на реакционната последователност, описана от Krebs и Henzelleit, също е известно: орнитиновия цикъл настъпва в черния дроб.

Диаграма на цикъла

Както бе споменато по-рано, орнитиновият цикъл е комбинация от ензимни реакции. Най-удобно е да се представи този биохимичен процес под формата на схема, която е показана на фигурата по-долу.

Както може да се види от диаграмата, по време на цикъла се отделя неорганичен фосфор, фумарова киселина (освен урея), но АТР се консумира или „енергийната валута” в тялото. Също така, "предварителният" етап на орнитиновия цикъл е биосинтезата на вещество като карбамоил фосфат: това е макроергично съединение, което е активна форма на амоняк в метаболизма и активирането на амоняка е важно, тъй като цикъла на урея е основният начин за неутрализация и елиминиране от организма на такова съединение като амоняк.

Биохимия на орнитиновите циклични реакции

Първата реакция на цикъла е синтеза на карбамоил фосфат, тази реакция е необратима, както всички последващи ензимни реакции на въпросния цикъл. Диаграмата показва само един от трите възможни механизма за синтез на това амонячно производно.

След това полученото вещество влиза в реакция на кондензация с орнитин, така се образува цитрулин, който чрез междинното образуване на аргинин-янтарна киселина чрез кондензация с аспарагинова киселина и неговото разлагане води до аргинин и фумарат. Аргининът се разгражда в карбамид, който е основният продукт, напускащ цикъла, както и орнитин, който продължава да участва в цикъла.

Заслужава да се отбележи, че всяка реакция на орнитиновия цикъл се катализира от отделен ензим. Цялата циклична реакция без междинни продукти е показана на фигурата по-долу.

Каква е ролята на орнитиновия цикъл?

Разбира се, всеки процес в тялото има определени, строго запазени функции. По този начин, ролята на орнитиновия цикъл, на първо място, е участието на азотния метаболизъм в организма: той се превръща в урея, която се отделя от тялото, което помага да се избегне натрупването на токсични продукти (главно амоняк).

Второ, един от междинните продукти е аргинин, а присъствието му в организма е много ценно и просто необходимо. В допълнение към споменатите по-горе функции има и друга, далеч от второстепенна роля на цикъла, който изучаваме.

Комуникация на цикъл от карбамид с ЦТК

Цикълът на ТСА е цикъл на трикарбоксилната киселина - иначе наречен цикъл на Кребс или цитратен цикъл. Това е един от най-важните процеси в тялото, с изпълнен безкраен брой функции.

Така че, вещество като фумарат участва в TCA цикъла. Тъй като схемата и краткият преглед на цикъла на урея са дадени не толкова отдавна, не е трудно да се припомни, че на един от етапите, фумаровата киселина е страничен продукт, чиято сол (фумарат) се превръща в малат, което от своя страна се прехвърля в митохондриите, където включен в цикъла на Кребс! По-нататък, по време на химичните трансформации на малат, три АТР молекули се освобождават. И това е много важно да се вземе под внимание, защото тези процеси просто компенсират биосинтеза на урея (по-точно една от неговите молекули).

Фигурата по-долу показва диаграма, от която се вижда връзката между двата цикъла.

Всичко е тясно свързано и събрано в пъзела на здравословното функциониране на всяка клетка на нашето тяло!

Какво причинява нарушение на цикъла на урея?

Едно от последствията от нарушаването на орнитиновия цикъл е заболяване като хипераммонемия. Това означава, че процесът на деактивиране на амоняка е нарушен, което води до токсични ефекти върху организма. Причините за този проблем се разделят на два типа: вроден дефект или придобито чернодробно увреждане.

В науката са известни пет наследствени болести, причинени от дефект на пет ензима от цикъла на урея. Фигурата по-долу показва имената на болестите и съответно ензима, подложен на дефекти.

Вторичното (придобито) увреждане на черния дроб включва последиците от, например, цироза и хепатит (фигурата по-долу показва илюстрация на болен черен дроб).

Какви са симптомите на проблеми в цикъла на урея и възможно ли е да направите диагнозата сами?

Симптомите за проблеми от различен вид в процеса на биосинтеза на урея са много разнообразни: от гадене, повръщане, замаяност и загуба на съзнание до мозъчен оток, епилепсия, умствено изоставане и отслабване на имунната система. Въпреки това е много трудно да се вземе решение за такъв сериозен проблем. В контекста на клиничните проучвания трябва да се проведат изследвания на кръвта и урината, за да се идентифицират повишени нива на някои вещества (те разглеждат съдържанието на амоняк в кръвта, съдържанието на метаболитите на орнитиновия цикъл в урината, както и активността на ензимите в чернодробните клетки). Това е логично, защото нарушаването на един цикъл на даден етап води до факта, че се случва дисбаланс, концентрацията на определени вещества се увеличава, т.е. тя надхвърля нормалните граници, които са безопасни за цял живот.

Следователно отговорът е съвсем прост и очевиден: по-добре е да не се опитвате по никакъв начин да се опитвате да идентифицирате проблемите във функционирането на орнитиновия цикъл сами, а да прибягвате до медицинска помощ, ако имате съмнения относно себе си или близките си.

Биохимични цикли

Разбира се, глупаво е да се вярва, че цикълът на орнитин е уникален по свой собствен начин. Още по-рано установихме неговата връзка с друг цикъл, известен в биохимията. На този етап науката познава много точно циклично организирани системи за осъществяване на многостепенни химически трансформации, които се срещат в живите организми. Но, разбира се, не всеки студент е широко известен. Въпреки това определено си струва да се знаят имената на такива явления като познатия ни за орнитин цикъл, цикълът на Кребс (показан на фигурата по-долу) и цикъла на Кори.

Познаването на тези основи на биохимията помага на лекарите, биолозите и фармацевтите да откриват и елиминират неуспехите в работата на човешкото тяло. Това ще ви позволи бързо да излекувате всяко лице и да му дадете възможност да живее напълно в продължение на много години, без да се притеснявате от факта, че той има някакви опасни аномалии, които в крайна сметка могат да доведат до смърт.