Основы биохимии Том 2 - А. Ленинджер 1985
Биоэнергетика и метаболизм
Окислительное расщепление аминокислот. Цикл мочевины
Мочевина образуется в цикле мочевины
В организме уреотелических животных аммиак, образующийся при дезаминировании аминокислот, превращается в печени в мочевину. Это превращение совершается в форме цикла, который был назван циклом мочевины. Его открыли Ганс Кребс (разд. 16.4) и Курт Хенселайт в 1932 г. Кребсу, таким образом, принадлежит честь открытия двух важнейших метаболических циклов. Цикл мочевины был открыт первым в процессе исследований, которые Кребс проводил, работая в одной из больниц Фрейбурга в Германии. Вместе со студентом-медиком Хенселайтом он изучал превращение аммиака в мочевину в тонких срезах печени, суспендированных в забуферной аэробной среде. Они обнаружили, что скорость образования мочевины резко возрастает, если добавить к среде орнитин, цитруллин или аргинин (рис. 19-16). Аргинин - это одна из обычных аминокислот, содержащихся в белках. Что же касается орнитина и цитруллина, то, хотя это тоже а-аминокислоты, они не принадлежат к строительным блокам белков. Все три названных соединения стимулировали образование мочевины гораздо сильнее, чем какое бы то ни было другое из обычных азотистых соединений, которые тоже были испытаны. Рассмотрение структур этих трех активных соединений навело на мысль, что они, возможно, связаны в некой последовательности, в которой орнитин является предшественником цитруллина, а цитруллин в свою очередь - предшественником аргинина (рис. 19-16). Задолго до этого было уже известно, что аргинин может гидролизоваться с образованием орнитина и мочевины под действием фермента аргиназы
Рис. 19-16. Три аминокислоты, способные, как установил Кребс, стимулировать превращение аммиака в мочевину в срезах печени. Орнитин и цитруллин можно, очевидно, считать предшественниками аргинина. Группы, образовавшиеся из аммиака, выделены красным.
Из этих данных Кребс сделал вывод, что здесь протекает какой-то циклический процесс, а орнитин играет в нем роль, подобную той, какую (как позже стало известно) оксалоацетат играет в цикле лимонной кислоты. Молекула орнитина присоединяет по одной молекуле NH3 и СО2, в результате чего образуется цитруллин. Вторая молекула аммиака присоединяется к цитруллину, который при этом превращается в аргинин. Последующий гидролиз аргинина приводит к образованию мочевины с одновременной регенерацией молекулы орнитина (рис. 19-17). Реакции, завершающиеся образованием аргинина, свойственны всем организмам, способным синтезировать аргинин, но только уреотелические животные обладают достаточным количеством аргиназы, катализирующей необратимую реакцию гидролиза аргинина, в ходе которой образуется мочевина и регенерирует орнитин. Этот регенерировавший орнитин может использоваться для нового оборота цикла. Мочевина - продукт цикла - представляет собой нейтральное нетоксичное водорастворимое соединение. Она доставляется кровью в почки и выводится с мочой.
Рис. 19-17. Цикл мочевины в том виде, как его постулировали Кребс и Хенселайт.