यूरिया चक्र

यूरिया चक्र वह मार्ग है, जो मुख्य रूप से यकृत में स्थित होता है, जो अमीनो एसिड के टूटने से उत्पन्न विषाक्त अमोनिया को यूरिया में परिवर्तित करता है, जो एक घुलनशील और बहुत कम विषाक्त यौगिक है जिसे गुर्दे उत्सर्जित करते हैं। यह वर्णित होने वाला पहला चक्रीय चयापचय मार्ग था और शरीर के अतिरिक्त नाइट्रोजन के निपटान का प्रमुख मार्ग बना हुआ है।

Definition

यूरिया चक्र आंशिक रूप से माइटोकॉन्ड्रियल, आंशिक रूप से साइटोसोलिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो अमोनिया और एस्पार्टेट-व्युत्पन्न नाइट्रोजन को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ जोड़कर यूरिया का संश्लेषण करती है, प्रत्येक मोड़ के साथ वाहक ऑर्निथिन को पुनर्जीवित करती है।

Scope

यह प्रविष्टि चक्र के पांच मुख्य एंजाइमी चरणों, माइटोकॉन्ड्रिया और साइटोसोल के बीच इसके विभाजन, इसमें शामिल होने वाले दो नाइट्रोजन स्रोतों और इसे कैसे विनियमित किया जाता है, को शामिल करती है। अमीनो समूहों का चक्र में प्रवेश करने से पहले का भाग्य कैटाबॉलिज्म प्रविष्टि में शामिल है, और व्यापक अमोनिया प्रबंधन नाइट्रोजन प्रविष्टि में है।

Core questions

• यूरिया के दो नाइट्रोजन परमाणु कहाँ से आते हैं?
• माइटोकॉन्ड्रिया में कौन से चरण होते हैं और साइटोसोल में कौन से?
• चक्र के माध्यम से प्रवाह को नाइट्रोजन भार से कैसे मिलाया जाता है?

Key concepts

• कार्बामाइल फॉस्फेट सिंथेटेज़ I
• ऑर्निथिन ट्रांसकार्बामाइलेज़
• आर्जिनिनोसक्सिनेट सिंथेटेज़ और लाइएज़
• आर्जिनेज़ और ऑर्निथिन का पुनर्जनन
• N-एसिटाइलग्लूटामेट एक एलोस्टेरिक एक्टिवेटर के रूप में
• माइटोकॉन्ड्रियल-साइटोसोलिक कंपार्टमेंटेशन

Mechanisms

माइटोकॉन्ड्रिया के भीतर, अमोनिया और बाइकार्बोनेट को कार्बामाइल फॉस्फेट सिंथेटेज़ I द्वारा कार्बामाइल फॉस्फेट में संघनित किया जाता है, एक एंजाइम जिसे एलोस्टेरिक एक्टिवेटर N-एसिटाइलग्लूटामेट की आवश्यकता होती है। ऑर्निथिन ट्रांसकार्बामाइलेज़ फिर कार्बामाइल फॉस्फेट को ऑर्निथिन से जोड़कर सिट्रुललाइन बनाता है, जिसे साइटोसोल में निर्यात किया जाता है। वहां, आर्जिनिनोसक्सिनेट सिंथेटेज़ एस्पार्टेट से दूसरा नाइट्रोजन शामिल करके आर्जिनिनोसक्सिनेट बनाता है, जिसे आर्जिनिनोसक्सिनेट लाइएज़ आर्जिनिन और फ्यूमरेट में तोड़ता है। आर्जिनेज़ अंततः आर्जिनिन को यूरिया और ऑर्निथिन में हाइड्रोलाइज़ करता है, और पुनर्जीवित ऑर्निथिन एक और मोड़ शुरू करने के लिए माइटोकॉन्ड्रिया में फिर से प्रवेश करता है। इस प्रकार यूरिया का एक नाइट्रोजन मुक्त अमोनिया से आता है और दूसरा एस्पार्टेट से, जबकि कार्बन बाइकार्बोनेट से आता है। प्रवाह को N-एसिटाइलग्लूटामेट की आपूर्ति द्वारा समायोजित किया जाता है, जो समग्र नाइट्रोजन भार को दर्शाता है, और एंजाइम की मात्रा में दीर्घकालिक परिवर्तनों द्वारा भी।

Clinical relevance

यूरिया चक्र एंजाइमों की वंशानुगत कमी नाइट्रोजन निपटान को बाधित करती है और अमोनिया संचय का कारण बन सकती है, और यह चक्र इस बात के लिए केंद्रीय है कि शरीर अमोनिया विषाक्तता से कैसे सुरक्षित रहता है। यह प्रविष्टि मार्ग और इसका अध्ययन कैसे किया जाता है, इसका वर्णन करती है; यूरिया चक्र विकारों का निदान और प्रबंधन विशेषज्ञ आम सहमति दिशानिर्देशों का पालन करते हैं और यहां व्यक्तिगत सलाह के रूप में संबोधित नहीं किए जाते हैं।

Epidemiology

यूरिया चक्र विकार चयापचय की जन्मजात त्रुटियों में व्यक्तिगत रूप से दुर्लभ हैं; आम सहमति दिशानिर्देश उनकी संयुक्त आवृत्ति और नैदानिक पहचान का सारांश देते हैं, जबकि विस्तृत अनुमान समर्पित नैदानिक स्रोतों से संबंधित हैं।

Evidence & guidelines

जैव रसायन स्थापित पाठ्यपुस्तक ज्ञान है; चक्र के नैदानिक विकारों के लिए, अंतर्राष्ट्रीय आम सहमति दिशानिर्देश प्रकाशित और संशोधित किए गए हैं (Haeberle et al., 2012; 2019), जिसे यह प्रविष्टि केवल यह इंगित करने के लिए संदर्भित करती है कि नैदानिक मानक कहां हैं।

History

हंस क्रेब्स और कर्ट हेंसेलीट ने 1932 में यूरिया निर्माण के ऑर्निथिन चक्र का वर्णन किया, जो पहचाना जाने वाला पहला चयापचय चक्र था। बाद के काम, विशेष रूप से सारा रैटनर द्वारा, आर्जिनिनोसक्सिनेट चरणों को चित्रित किया और मार्ग के एंजाइमी मानचित्र को पूरा किया।

Key figures

• Hans Krebs
• Kurt Henseleit
• Sarah Ratner

Seminal works

• morris-2002
• haeberle-2019

Frequently asked questions

शरीर अमोनिया को यूरिया में क्यों परिवर्तित करता है?

अमोनिया विषाक्त होता है, विशेष रूप से तंत्रिका तंत्र के लिए, इसलिए इसे यूरिया में परिवर्तित करना, जो घुलनशील और बहुत कम विषाक्त होता है, अतिरिक्त नाइट्रोजन को रक्त में ले जाने और गुर्दे द्वारा सुरक्षित रूप से उत्सर्जित करने की अनुमति देता है।

कोशिका में यूरिया चक्र कहाँ होता है?

यह दो डिब्बों के बीच विभाजित है: पहले चरण यकृत कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में होते हैं, और शेष चरण साइटोसोल में होते हैं, जिसमें मध्यवर्ती दोनों के बीच स्थानांतरित होते हैं।