Ciclo di ornitina: descrizione, schema e caratteristiche

Per ottenere informazioni attendibili sul mondo studiato dall'uomo, tutta l'attività scientifica è chiaramente suddivisa in base alle aree, differenziate in base agli oggetti e ai fenomeni di ricerca. Quindi, una tale sezione della scienza come la biochimica è conosciuta - "la scienza della composizione chimica delle cellule viventi e degli organismi, così come i processi chimici sottostanti della loro attività vitale". Uno di questi processi chimici è il ciclo dell'ornitina. Consideralo in modo più dettagliato.

Che cos'è un "ciclo" in termini di biochimica?

Lo scopo della biochimica è stabilire le funzioni delle sostanze nel corpo e i loro prodotti di interazione. È necessario sapere quali reazioni chimiche vengono eseguite, stabilire una certa regolarità dell'impatto di certe sostanze sui processi biochimici, non solo per sapere come è organizzata la "vita", ma anche, ad esempio, per creare farmaci.

Una delle conoscenze fondamentali dei processi interni è che qualsiasi interazione chimica è necessaria nella stimolazione, altrimenti le sostanze reagiranno l'una con l'altra estremamente lentamente. Nel corpo, il ruolo dei catalizzatori naturali per le reazioni chimiche viene eseguito dagli enzimi.

Tuttavia, il più delle volte i processi enzimatici non sono ad un passo. Esistono come un insieme di reazioni, combinate in catene, che a loro volta sono lineari, ramificate o cicliche.

Quindi, concludiamo: un ciclo in termini di biochimica è un insieme di reazioni chimiche, processi che costituiscono il circuito per un certo periodo di tempo (altrimenti, solo un concetto migliorato di "ciclo").

Conoscere il concetto

Per iniziare a conoscere il ciclo di ornitina della formazione di urea vale la pena che abbia altri nomi: altrimenti si chiama ciclo dell'urea o ciclo di Krebs-Henzeleite. È necessario conoscerlo per padroneggiare liberamente varie pubblicazioni scientifiche.

Si ritiene che il ciclo di ornitina in biochimica fu scoperto da G. Krebs e K. Henzeleit nel 1932. Sono stati questi scienziati a ricavare le equazioni di reazione di questo ciclo. La scoperta di questo insieme di processi chimici ha presentato all'umanità il primo sistema ciclico nel metabolismo, anche prima della descrizione del ciclo dell'acido tricarbossilico.

Come per ogni scoperta, l'affidabilità del ciclo di ornitina descritto per la formazione di urea è stata dimostrata da studi successivi. Inoltre, G. Cohen e S. Ratner hanno stabilito stadi intermedi nella biosintesi dell'urea. È noto anche il luogo della sequenza di reazione descritta da Krebs e Henzelleit: il ciclo dell'ornitina si verifica nel fegato.

Diagramma del ciclo

Come accennato in precedenza, il ciclo ornitina è una combinazione di reazioni enzimatiche. È più conveniente presentare questo processo biochimico sotto forma di uno schema, che è mostrato nella figura seguente.

Come si può vedere dal diagramma, nel corso del ciclo, il fosforo inorganico, l'acido fumarico viene rilasciato (oltre all'urea), ma l'ATP viene consumato o la "valuta energetica" nel corpo. Inoltre, la fase "preliminare" del ciclo dell'ornitina è la biosintesi di una sostanza come il carbamilfosfato: è un composto macroergico, che è una forma attiva di ammoniaca nel metabolismo e l'attivazione dell'ammoniaca è importante perché il ciclo dell'urea è la via principale di neutralizzazione ed eliminazione dal corpo di un composto come l'ammoniaca.

Biochimica delle reazioni al ciclo dell'ornitina

La prima reazione del ciclo è la sintesi di carbamoil fosfato, questa reazione è irreversibile, come tutte le successive reazioni enzimatiche del ciclo in questione. Il diagramma mostra solo uno dei tre possibili meccanismi per la sintesi di questo derivato dell'ammoniaca.

Successivamente, la sostanza risultante entra in una reazione di condensazione con ornitina, è così che si forma la citrullina, che attraverso la formazione intermedia di acido arginin-succinico per condensazione con acido aspartico e la sua decomposizione risulta in arginina e fumarato. È l'arginina che viene scomposta nell'urea, che è il prodotto principale in uscita dal ciclo, così come l'ornitina, che continua a partecipare al ciclo.

Vale la pena notare che ogni reazione del ciclo dell'ornitina è catalizzata da un singolo enzima. La reazione ciclica complessiva senza prodotti intermedi è mostrata nella figura seguente.

Qual è il ruolo del ciclo dell'ornitina?

Naturalmente, ogni processo nel corpo ha certe funzioni strettamente riservate. Quindi, il ruolo del ciclo ornitina, in primo luogo, è la partecipazione del metabolismo dell'azoto nel corpo: si trasforma in urea, che viene espulsa dal corpo, il che aiuta ad evitare l'accumulo di prodotti tossici (principalmente ammoniaca).

In secondo luogo, uno dei prodotti intermedi è l'arginina e la sua presenza nell'organismo è molto preziosa e semplicemente necessaria. Oltre alle funzioni sopra menzionate, c'è un altro ruolo secondario rispetto al ciclo che stiamo studiando.

Comunicazione di un ciclo di urea con TsTK

Il ciclo TCA è un ciclo dell'acido tricarbossilico, altrimenti noto come ciclo di Krebs o ciclo di citrato. Questo è uno dei processi più importanti del corpo, con un numero infinito di funzioni eseguite.

Quindi, una sostanza come fumarato è coinvolta nel ciclo TCA. Poiché lo schema e una breve panoramica del ciclo dell'urea sono stati dati non molto tempo fa, non è difficile ricordare che in una delle fasi l'acido fumarico è un sottoprodotto, il cui sale (fumarato) viene convertito in malato, che a sua volta viene trasferito ai mitocondri, dove incluso nel ciclo di Krebs! Inoltre, durante le trasformazioni chimiche del malato, vengono rilasciate tre molecole di ATP. Ed è molto importante tenerne conto, perché questi processi compensano solo la biosintesi dell'urea (più precisamente, una delle sue molecole).

La figura seguente mostra un diagramma dal quale è visibile la relazione dei due cicli.

Tutto è strettamente interconnesso e messo insieme nel puzzle del funzionamento sano di ogni cellula del nostro corpo!

Cosa causa una violazione del ciclo dell'urea?

Una delle conseguenze della violazione del ciclo dell'ornitina è una malattia come l'iperammoniemia. Cioè, il processo di disattivazione dell'ammoniaca è disturbato, il che porta a effetti tossici sul corpo. Le cause di questo problema sono divise in due tipi: difetto alla nascita o danno epatico acquisito.

Nella scienza, sono note cinque malattie ereditarie causate da un difetto di cinque enzimi del ciclo dell'urea. La figura seguente mostra i nomi delle malattie e, di conseguenza, l'enzima sottoposto a difetti.

Il danno secondario (acquisito) al fegato include le conseguenze, per esempio, della cirrosi e dell'epatite (la figura seguente mostra un'illustrazione di un fegato malato).

Quali sono i sintomi dei problemi nel ciclo dell'urea ed è possibile fare da soli la diagnosi?

I sintomi di problemi di vario genere nel processo di biosintesi dell'urea sono molto diversi: dalla nausea, vomito, vertigini e perdita di coscienza a edema cerebrale, epilessia, ritardo mentale e indebolimento del sistema immunitario. Tuttavia, è molto difficile prendere una decisione su un problema così grave. Nel contesto degli studi clinici, devono essere effettuati esami del sangue e delle urine per identificare livelli elevati di determinate sostanze (osservano il contenuto di ammoniaca nel sangue, il contenuto dei metaboliti del ciclo dell'ornitina nelle urine e anche l'attività degli enzimi nelle cellule epatiche). Questo è logico, perché una violazione di un ciclo a un certo stadio porta al fatto che si verifica uno squilibrio, la concentrazione di certe sostanze aumenta, cioè, va oltre il normale intervallo che è sicuro per la vita.

Pertanto, la risposta è abbastanza semplice ed ovvia: è meglio non provare in alcun modo a cercare di identificare i problemi nel funzionamento del ciclo ornitina da soli, ma ricorrere all'assistenza medica se hai dei dubbi su di te o sui tuoi cari.

Cicli biochimici

Certo, è sciocco credere che il ciclo dell'ornitina sia unico nel suo genere. Anche prima abbiamo stabilito la sua connessione con un altro ciclo noto in biochimica. In questa fase, la scienza conosce molti sistemi precisamente organizzati ciclicamente per implementare trasformazioni chimiche in più fasi che si verificano negli organismi viventi. Ma, ovviamente, non tutti gli studenti sono ampiamente conosciuti. Tuttavia, vale sicuramente la pena di conoscere i nomi di tali fenomeni come il ciclo di ornitina già a noi familiare, il ciclo di Krebs (mostrato nella figura sotto) e il ciclo Corey.

La conoscenza di questi fondamenti della biochimica aiuta medici, biologi e farmacisti a trovare ed eliminare i fallimenti nel lavoro del corpo umano. Questo ti consentirà di curare rapidamente qualsiasi persona e dargli l'opportunità di vivere pienamente per molti anni, senza preoccuparti del fatto che lui abbia delle anomalie pericolose che possono portare alla morte.