Устранение аммиака из организма

Детоксикация аммиака включает два этапа. На первом этапе, который может происходить в любой клетке организма, способной образовывать аммиак, происходит его временное связывание, осуществляемое двумя аминокислотами: глютаминовой и аспарагиновой. Реакции протекают с затратой энергии, катализируются ферментами глютамин- или аспарагинсинтетазами и требуют присутствия ионов магния (рис. 56).

Глутаминовая кислота Глутаминамид

Рис. 56. Временное связывание аммиака в клетках организма человека

Образующиеся амиды глютаминовой и аспарагиновой кислот обладают высокой диффузионной способностью, легко проходят через клеточные мембраны в кровь, которая доставляет их в печень (большая часть) и в почки (меньшая часть). В печени амиды глютаминовой и аспарагиновой кислот под действием ферментов глютаминазы и аспарагиназы гидролизуются с образованием соответственно глютаминовой и аспарагиновой кислот и свободного аммиака:

Глутаминамид + Н₂О → Глутамат + NН₃

В печени свободный аммиак подвергается окончательному обезвреживанию, преобразуясь в значительно более безопасное для организма соединение – мочевину. Её образование происходит в процессе, получившем название орнитинового цикла. Орнитиновый цикл начинается с взаимодействия аммиака, СО₂ и АТФ, в результате которого образуется карбамилфосфат (рис. 57).

О ‌ ‌‌

‌‌ ׀׀ ‌‌‌‌‌

NН₃ + СО₂ + АТФ → Н₂N-C ‌‌~ О-РН₃О₂ + АДФ

Карбамилфосфат

Рис. 57. Образование карбамилфосфата в печени

Карбамилфосфат реагирует с орнитином с образованием цитруллина и свободной фосфорной кислоты. Реакция катализируется ферментом орнитин-карбамил-трансферазой. Цитруллин вступает в реакцию с аспарагиновой кислотой. В результате образуется аргининоянтарная кислота. Реакция катализируется ферментом аргинино-сукцинат-синтетазой и требует затрат энергии. При этом АТФ расщепляется на АМФ и пирофосфат.

Далее аргининоянтарная кислота под действием фермента аргинино-сукцинат-лиазы распадается на фумаровую кислоту и аргинин, который является участником дальнейших превращений. Под действием фермента аргиназы аргинин расщепляется на орнитин – исходный субстрат цикла синтеза мочевины - и мочевину. Формула мочевины представлена на рис. 58.

Рис. 58. Химическое строение мочевины

Мочевина - основной азотосодержащий конечный продукт белкового обмена. В составе мочевины находится 80-85% азота, выводимого из организма.

Образовавшаяся в печени мочевина выходит в кровь, доставляется в почки и удаляется из организма с мочой. При нормальных условиях питания из организма человека в течение суток с мочой выделяется 14-18 г мочевины.

Меньшая часть амида глютаминовой (аспарагиновой) кислоты поступает из крови в почки, где распадается на глютаминовую (аспарагиновую) кислоту и свободный аммиак. Образовавшийся аммиак присоединяет ион водорода (Н⁺), ион хлора (Сl^-) и преобразуется в хлористый аммоний (NН₄Сl), который устраняется из организма с мочой.

Общая схема нейтрализации и устранения аммиака из организма представлена на рис. 59.

Рис. 59. Схема нейтрализации и устранения аммиака из организма человека

Кетокислоты, образовавшиеся из аминокислот в ходе реакций дезаминирования и трансаминировиния, могут подвергаться различным превращениям: использоваться в качестве источника энергии, преобразовываться в липиды (жиры) или углеводы. Отдельные этапы этих превращений могут совпадать.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие вещества называют белками? Каково содержание и роль белка в организме?

2. Дайте характеристику особенностям химического состава и строения белковых молекул.

3. Охарактеризуйте основные свойства белков.

4. Охарактеризуйте состав, строение и биологическую роль нуклеиновых кислот.

5. Какие химические превращения происходят с белками в процессе пищеварения? Каковы пути дальнейших превращений продуктов пищеварения белков?

6. Каковы биохимические механизмы защиты структурных белков пищеварительной системы от самопереваривания?

7. Каковы основные этапы биосинтеза белков в клетках? Какие химические превращения происходят на каждом этапе биосинтеза?

8. Каковы механизмы регуляции синтеза белков?

9. Какие превращения происходят с аминокислотами в организме? Какова роль этих превращений в обеспечении жизнедеятельности организма?

10. Как осуществляется временное и постоянное связывание аммиака, образующегося при дезаминировании аминокислот и других азотосодержащих соединений? Как происходит синтез мочевины из аммиака в печени и его устранение из организма?