Loading AI tools
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
دورة اليوريا أو دورة الأورنثين هي دورة تفاعلات حيوكيميائية تحدث في الكثير من الحيوانات حيث تنتج اليوريا (ن هــ2) 2كربون أكسجين من الأمونيا (NH3). هذه الدورة تحدث عند الكائنات الحية المنتجة لليوريا. دورة اليوريا تقوم بتحويل الأمونيا شديدة السّميّة إلى اليوريا للتخلص منها.[1][2] دورة اليوريا هي أول دورة استقلابية مكتشفة، واكتشفت بواسطة كريبس وكورت هنسيلت [الإنجليزية] في عام 1932، خمس سنوات قبل اكتشاف دورة حمض الستريك (بالإنجليزية: Citric acid cycle). تحدث دورة اليوريا في المقام الأول في الكبد، وبدرجة أقل في الكلى.
يؤدي هدم الأحماض الأمينية إلى إنتاج الأمونيا كناتج خارجي. جميع الحيوانات بحاجة إلى طريقة للتخلص من هذا الناتج. معظم الكائنات المائية، أو الكائنات مفرغات الأمونيا، تتخلص من الأمونيا بدون الحاجة إلى تحويلها إلى مركب آخر.[1] تعتبر الأمونيا مركب سام، ولكن عند التخلص منها في الكائنات المائية، يتم تخفيفها بالماء خارج جسم الكائن الحي. الكائنات الحية التي لا تستطيع التخلص من النايتروجين على شكل أمونيا بشكل سهل وآمن، تلجأ لتحويلها إلى مركبات أقل سمية مثل اليوريا واليوريك أسيد. تحدث دورة اليوريا بشكل رئيسي في الكبد. تفرز اليوريا المنتجة من قبل الكبد بعد ذلك إلى مجرى الدم، وتذهب بعد ذلك إلى الكلى ثم تخرج في نهاية المطاف في البول. في الأنواع بما فيها الطيور ومعظم الحشرت، الأمونيا تتحول إلى حمض اليوريك أو ملح اليوريت، الذي يفرز على شكل صلب. بذلك تلجأ الكائنات التي لا تستطيع التخلص من الأمونيا إلى تحويلها إلى مواد أخرى يسهل التخلص منها مثل اليوريا أو حمض اليوريك لأن هذه المواد أقل سمية من الأمونيا وأيضا لأن الأمونيا أقل ذوبانية فتترسب في الدماغ مما يسبب الإغماء ثم الموت فضعف دورة اليوريا يكون نتاج الأمراض الوراثية والفشل الكبدي.
العملية كلها تتم بتحويل مجموعتين من الأمين واحدة من +NH4 والأخرى من حمض الأسباراتيك بالإضافة إلى ذرة كربون من HCO3-، إلى ناتج إفراز غير سام نسبيا وهو اليوريا، ويتم ذلك باستهلاك 4 روابط فوسفاتية ذات طاقة عالية (3ATP تحلل إلى 2ADP و 1 AMP).
تتم عملية تحويل الأمونيا إلى يوريا بخمسة خطوات رئيسية، الخطوة الأولى ضرورية لدخول الأمونيا إلى الدورة، أما الخطوات الأربعة الأخرى فهي جزء من دورة اليوريا نفسها.
لدخول الدورة، يتم تحويل الأمونيا إلى كاربامويل فوسفات (carbamoyl phosphate). تتكون دورة اليوريا من 4 تفاعلات انزيمية: واحد يحدث في الميتوكندريا والثلاثة الأخرى تحدث في السيتوسول.[3]
تفاعلات دورة اليوريا | ||||
الخطوة | المتفاعلات | النواتج | تُحَفَّز بواسطة | الموقع |
1 | NH3 + HCO3− + 2ATP | (فوسفات) carbamoyl phosphate + 2ADP + Pi | CPS1 | الميتوكندريا |
2 | carbamoyl phosphate + أورنيثين | citrulline + Pi | OTC(اورنيثين ناقل الكربامويل),
الزنك، البيوتين |
المايتوكندريا |
3 | citrulline + aspartate + ATP | argininosuccinate + AMP + PPi | ASS | السيتوسول |
4 | argininosuccinate | Arg + fumarate | ASL | السيتوسول |
5 | Arg + H2O | اورنيثين + urea | ARG1,
المنغنيز |
السيتوسول |
قبل بدء دورة اليوريا يتم تحويل الأمونيا إلى كاربامويل فوسفات (carbamoyl phosphate). يتم تحفيز التفاعل بواسطة (carbamoyl phosphate synthetase I) ويتطلب ذلك استخدام جزيئين أدينوسين ثلاثي الفوسفات
(2ATP).[3] مما ينتج عنه دخول الكاربومويل فوسفات (carbamoyl phosphate) إلى دورة اليوريا.
1) تحويل الكاربومويل فوسفات إلى سيترولين (Citrulline).
بتحفيز من أورنيثين ناقل الكاربامويل (ornithine transcarbamoylase)، يتم التبرع بمجموعة الكاربومويل فوسفات إلى الاورنيثين وتحرير مجموعة فوسفات.[3]
2) تفاعل التكاثف الذي يحدث بين مجموعة الأمين الخاصة بالأسبارتام ومجموعة الكاربونيل الموجودة في السيترولين لتكوين الارجينينوساكسيليت (argininosuccinate). يحتاج حدوث هذا التفاعل إلى ATP ، ويتم تحفيزه عن طريق الانزيم argininosuccinate synthetase.[3]
3) يتم تفكيك الارجينينوساكسيليت (Argininosuccinate) عن طريق الانزيم argininosuccinase إلى ارجينين (arginine) وحمض الفوماريك (fumarate).[3]
4) يتم تفكيك الارجنين عن طريق انزيم الارجينيز (arginase) لتكوين اليوريا والاورنيثين. بعد ذلك يتم نقل الاورنيثين رجوعا إلى الميتوكندريا لتبدأ دورة اليوريا مرة أخرى.[3]
في التفاعل الأول، NH4+ + HCO3− تعادل NH3 + CO2 + H2O
بالتالي، فإن المعادلة الشاملة لدورة اليوريا هي:
NH3 + CO2 + aspartate + 3 ATP + 2 H2O → urea + fumarate + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi
و بما أنه يتم الحصول على الفيومارات عن طريق ازالة ال NH3 من الاسبارتات (عن طريق التفاعلين 3 و 4) والتفاعل
(PPi + H2O → 2 Pi), ويمكن تبسيط المعادلة كالآتي:
2NH3 + CO2 + 3 ATP + H2O → urea + 2 ADP + 4 Pi + AMP
نلاحظ أن التفاعلات المتعلقة بدورة اليوريا أيضا تؤدي إلى إنتاج 2 NADH، لذلك ينتج التفاعل الكلي طاقة أكثر بقليل مما يستهلك. يتم إنتاج جزيء ال NADH بطريقتين:
حمض أوكسالواسيتيك هو أحد الأحماض الكيتونية التي يفضلها ناقل ألأمين (الترانساميناسات)، وسيتم إعادة تدويره إلى حمض الأسبارتيك مما يحافظ على تدفق النيتروجين في دورة اليوريا.
يمكننا تلخيص ذلك من خلال دمج التفاعلات:
· CO2 + glutamate + aspartate + 3 ATP + 2 NAD++ 3 H2O → urea + α-ketoglutarate + oxalacetate + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + 2 NADH
يمكن لجزيائين الNADH المنتجين تزويد الطاقة من أجل إنتاج 5 جزيئات ATP (جزيء NADH المتواجد في العصارة الخلوية – السايتوسول- يقوم بإنتاج 2.5 جزيء ATP بالإضافة إلى ناقل المالات اسبارتات
malate-aspartate shuttle في خلايا الكبد البشرية)، بالتالي يكون الناتج النهائي لهذه العملية هو رابطتين فوسفات عالية الطاقة لدورة اليوريا.
مع ذلك، إذا كانت عملية استحداث السكر (gluconeogenesis) جاريًا في العصارة الخلوية، يتم استخدام نظيره المختزل لتحريك العملية العكسية لإنتاج الGAPDH بدلا من إنتاج الATP .
مصير الاوكسالواسيتيت هو إما إنتاج الأسبارتات عن طريق النقل أو يتم تحويله إلى فوسفوإينول حمض البيروفيك (Phosphoenolpyruvate)، وهو المادة المتفاعلة في عملية استحداث أو تكوين الجلوكوز.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.