Орнитиновый цикл

Орнитиновый цикл (также известный как цикл мочевины, или цикл Кребса–Хейзелейта) — это циклическая последовательность ферментативных реакций, приводящая к синтезу мочевины. Этот процесс протекает у позвоночных в печени и использует углерод в виде CO₂ и азот в виде аммиака и аминогруппы аспарагиновой кислоты.

Ключевые этапы цикла:

  1. Образование карбамоилфосфата: В реакции между CO₂ и аммиаком в присутствии кофактора (ацетилглутаминовой кислоты) и двух молекул АТФ при участии фермента карбамоилсинтетазы образуется богатое энергией соединение — карбамоилфосфат.
  2. Синтез цитруллина: Карбамоилфосфат вступает в реакцию с орнитином (при участии фермента орнитинтранскарбамоилазы), образуя цитруллин.
  3. Образование аргининоянтарной кислоты: Цитруллин соединяется с аспарагиновой кислотой. На этот этап затрачивается энергия третьей молекулы АТФ, которая распадается на АМФ и неорганический пирофосфат. Результат — аргининоянтарная кислота.
  4. Расщепление на фумарат и аргинин: Специфический фермент расщепляет аргининоянтарную кислоту на фумаровую кислоту и аргинин.
  5. Завершение цикла: Фермент аргиназа расщепляет аргинин на конечный продукт — мочевину — и орнитин. Орнитин возвращается в начало цикла для повторного участия в синтезе цитруллина.

Биологическая роль:

Орнитиновый цикл, обнаруженный у большинства наземных позвоночных (млекопитающих, земноводных и некоторых рыб — уреотелических животных), служит важнейшим путём:

  • Обезвреживания токсичного для организма аммиака.
  • Синтеза конечного экскреторного продукта азотистого обмена — мочевины.

У млекопитающих ферменты орнитинового цикла локализованы в митохондриях клеток печени. Например, у человека, потребляющего около 100 г белка в день, в результате работы цикла образуется и выводится примерно 30 г мочевины в сутки.

Другие функции:

У животных, у которых отсутствует фермент аргиназа, орнитиновый цикл используется не для синтеза мочевины, а для производства аргинина. Ферменты этого цикла также присутствуют в клетках растений и микроорганизмов, где они играют ключевую роль в связывании солей аммония с образованием органических азотистых соединений.