Močovinový cyklus (ureosyntetický cyklus, ornitinový cyklus, malý Krebsův cyklus) je metabolický děj, při kterém vzniká urea (močovina). Tento děj probíhá při degradaci bílkovin a detoxikaci amoniaku, přesto je to děj biosyntetický.
Buňky, které nemají všechny enzymy potřebné k biosyntéze urey, detoxikují amoniak vazbou na glutamát (za vzniku glutaminu). Ten je přenášen krví do jater, kde „odevzdá“ amoniak do močovinového cyklu.
Do močovinového cyklu vstupuje 1 molekula CO2 a 2 aminoskupiny (z aminokyselin) a tvoří se v něm arginin (z nekódované aminokyseliny - ornitinu).
Močovinový cyklus je lokalizován částečně v matrix mitochondrií a částečně v cytosolu a probíhá velmi intenzivně a nepřetržitě v játrech.
Sumární rovnice močovinového cyklu je:
HCO3- + NH4+ + NH3 ↔ H2NCONH2 + 2 H2O
Tato reakce je silně endergonická, na její realizaci se podílejí energií bohaté meziprodukty.
Proces můžeme rozdělit na 5 částí:
Tvorba karbamoylfosfátu
CO2 + NH4+ + 2 ATP + H2O → karbamoylfosfát + 2 ADP + Pi
Tento děj probíhá v matrix mitochondrií, kde je dostatek CO2 (z citrátového cyklu a dekarboxylací pyrimidinů).
Vznik citrulinu
Karbamoylfosfát předá svou karbamoylovou skupinu na aminoskupinu ornitinu za vzniku citrulinu, který vystoupí z mitochondrií do cytozolu, kde se odehrávají další reakce cyklu.
Zapojení druhé aminoskupiny
Je to kondenzace citrulinu s aspartátem za vzniku argininosukcinátu, vznik této makroergické sloučeniny katalyzuje ligáza argininosukcinátsyntetáza za použití energie (2 ATP se štěpí na AMP).
Štěpení argininosukcinátu
Argininosukcinát se štěpí na arginin a fumarát, arginin tedy tvoří aminoskupina aspartátu. Vznik fumarátu umožňuje napojení močovinového cyklu na citrátový cyklus.
Štěpení argininu
Arginin se hydrolyticky štěpí na ureu a ornitin, reakci katalyzuje argináza. Cyklus se uzavírá, ornitin přechází z cytosolu zpět do mitochondrií, kde zahajuje další cyklus. Urea, neutrální ve vodě rozpustná látka, se pak vyloučí močí.
Energetická bilance cyklu:
K průběhu cyklu je potřeba energie odpovídající 4 ATP (2 ATP na syntézu karbamoylfosfátu, 2 ATP na kondenzaci citrulinu s aspartátem). Zapojení fumarátu do citrátového cyklu uhradí však 3 ATP. Výdej energie tedy představuje 1 ATP na 1 molekulu urey.
Literatura
Z.Vodrážka: Biochemie. Academia, Praha 1992.
Karlson, Gerok, Gross: Pathobiochemie. Academia, Praha 1987.
Další informace
Karolína Pešková