چرخه اوره
چرخه اوره مسیری است که عمدتاً در کبد قرار دارد و آمونیاک سمی حاصل از تجزیه اسیدهای آمینه را به اوره تبدیل میکند. اوره ترکیبی محلول و بسیار کمتر سمی است که توسط کلیهها دفع میشود. این چرخه اولین مسیر متابولیکی حلقوی بود که توصیف شد و مسیر اصلی بدن برای دفع نیتروژن اضافی باقی مانده است.
Definition
چرخه اوره مجموعهای از واکنشها است که بخشی از آن در میتوکندری و بخشی در سیتوزول انجام میشود و نیتروژن حاصل از آمونیاک و آسپارتات را با دیاکسید کربن ترکیب میکند تا اوره را سنتز کند و اورنیتین حامل را با هر چرخش بازسازی میکند.
Scope
این مدخل پنج مرحله آنزیمی اصلی چرخه، تقسیمبندی آن بین میتوکندری و سیتوزول، دو منبع نیتروژنی که در آن گنجانده میشوند، و نحوه تنظیم آن را پوشش میدهد. سرنوشت گروههای آمینو قبل از ورود به چرخه در مدخل کاتابولیسم و مدیریت گستردهتر آمونیاک در مدخل نیتروژن پوشش داده شده است.
Core questions
- دو اتم نیتروژن اوره از کجا میآیند؟
- کدام مراحل در میتوکندری و کدام در سیتوزول رخ میدهند؟
- شارش از طریق چرخه چگونه با بار نیتروژن مطابقت داده میشود؟
Key concepts
- کارباموئیل فسفات سنتتاز I
- اورنیتین ترانسکاربامیلاز
- آرژینینوسوکسینات سنتتاز و لیاز
- آرژیناز و بازسازی اورنیتین
- N-استیلگلوتامات به عنوان یک فعالکننده آلوستریک
- تقسیمبندی میتوکندریایی-سیتوزولی
Mechanisms
در داخل میتوکندری، آمونیاک و بیکربنات توسط کارباموئیل فسفات سنتتاز I به کارباموئیل فسفات متراکم میشوند. این آنزیم به فعالکننده آلوستریک N-استیلگلوتامات نیاز دارد. سپس اورنیتین ترانسکاربامیلاز، کارباموئیل فسفات را به اورنیتین متصل میکند تا سیترولین را تشکیل دهد که به سیتوزول صادر میشود. در آنجا، آرژینینوسوکسینات سنتتاز نیتروژن دوم را از آسپارتات وارد میکند تا آرژینینوسوکسینات را بسازد، که آرژینینوسوکسینات لیاز آن را به آرژینین و فومارات تجزیه میکند. آرژیناز در نهایت آرژینین را به اوره و اورنیتین هیدرولیز میکند و اورنیتین بازسازی شده دوباره وارد میتوکندری میشود تا چرخش دیگری را آغاز کند. بنابراین، یک نیتروژن اوره از آمونیاک آزاد و دیگری از آسپارتات میآید، در حالی که کربن از بیکربنات میآید. شارش هم توسط عرضه N-استیلگلوتامات، که منعکسکننده بار کلی نیتروژن است، و هم توسط تغییرات بلندمدت در مقادیر آنزیمها تنظیم میشود.
Clinical relevance
کمبودهای ارثی آنزیمهای چرخه اوره، دفع نیتروژن را مختل میکنند و میتوانند منجر به تجمع آمونیاک شوند، و این چرخه برای محافظت بدن در برابر سمیت آمونیاک حیاتی است. این مدخل مسیر و نحوه مطالعه آن را توصیف میکند؛ تشخیص و مدیریت اختلالات چرخه اوره از دستورالعملهای اجماع متخصصان پیروی میکند و در اینجا به عنوان توصیه فردی مورد بررسی قرار نمیگیرد.
Epidemiology
اختلالات چرخه اوره به صورت جداگانه خطاهای مادرزادی متابولیسم نادر هستند؛ دستورالعملهای اجماع، فراوانی ترکیبی و تشخیص بالینی آنها را خلاصه میکنند، در حالی که تخمینهای دقیقتر به منابع بالینی اختصاصی تعلق دارند.
Evidence & guidelines
بیوشیمی دانش تثبیت شده کتابهای درسی است؛ برای اختلالات بالینی چرخه، دستورالعملهای اجماع بینالمللی منتشر و بازبینی شدهاند (Haeberle و همکاران، 2012؛ 2019)، که این مدخل فقط برای نشان دادن محل استانداردهای بالینی به آنها ارجاع میدهد.
History
هانس کربس و کورت هنسلیت چرخه اورنیتین تشکیل اوره را در سال 1932 توصیف کردند که اولین چرخه متابولیکی شناخته شده بود. کارهای بعدی، به ویژه توسط سارا راتنر، مراحل آرژینینوسوکسینات را مشخص کرد و نقشه آنزیمی مسیر را تکمیل نمود.
Key figures
- Hans Krebs
- Kurt Henseleit
- Sarah Ratner
Related topics
Seminal works
- morris-2002
- haeberle-2019
Frequently asked questions
- چرا بدن آمونیاک را به اوره تبدیل میکند؟
- آمونیاک سمی است، به ویژه برای سیستم عصبی، بنابراین تبدیل آن به اوره، که محلول و بسیار کمتر سمی است، به نیتروژن اضافی اجازه میدهد تا در خون حمل شده و با خیال راحت توسط کلیهها دفع شود.
- چرخه اوره در کجای سلول اتفاق میافتد؟
- این چرخه بین دو بخش تقسیم شده است: مراحل اولیه در ماتریکس میتوکندری سلولهای کبدی رخ میدهد و مراحل باقیمانده در سیتوزول اتفاق میافتد، با واسطههایی که بین این دو جابجا میشوند.