- Hintergrund:
- Beim Abbau von Aminosäuren wird Stickstoff in Form von Ammoniak freigesetzt
- Ammoniak ist toxisch und muss aus dem Körper entfernt werden
- Transport und Ausscheidung:
- Ammoniak wird zur Leber und Nieren transportiert
- Umwandlung in Harnstoff → Ausscheidung über den Urin
- Ablauf des Harnstoffzyklus (Ornithinzyklus):
- Findet hauptsächlich in der Leber statt
- Substrate: Ammoniak, CO2, Aspartat, Bicarbonat
- Besteht aus 1 Zuführungsreaktion (Einbau von Ammoniak) und 4 zyklischen Reaktionen
- Verhindert Hyperammonämie (toxische Ammoniakansammlung)
1. Einbau der ersten Aminogruppe (Mitochondrium)
- Quelle: Ammoniak aus der oxidativen Desaminierung von Glutamat.
- Reaktion: Ammoniak + Bicarbonat → Carbamoylphosphat (irreversibel)
- Enzym: Carbamoylphosphat-Synthetase I
- Besonderheit: Schrittmacherreaktion, benötigt 2 ATP
2. Bildung von Citrullin (Mitochondrium)
- Carbamoyl-Gruppe wird auf Ornithin übertragen
- Produkt: Citrullin + Phosphat
- Enzym: Ornithin-Transcarbamylase
- Transport: Citrullin wird über einen Citrullin-Ornithin-Antiporter ins Zytosol transportiert (Ornithin wird im Austausch ins Mitochondrium aufgenommen)
3. Einbau der zweiten Aminogruppe (Zytosol)
- Aspartat liefert die zweite Aminogruppe
- Reaktion: Citrullin + Aspartat → Argininosuccinat
- Enzym: Argininosuccinat-Synthetase
- Energiebilanz: ATP → AMP + 2 Pi
4. Spaltung von Argininosuccinat (Zytosol)
- Produkt: Arginin + Fumarat.
- Enzym: Argininosuccinase
- Fumarat-Verwertung:
- Rückführung als Malat in den Citratzyklus
- Umwandlung über Oxalacetat zu Aspartat → erneute Nutzung im Zyklus
5. Bildung von Harnstoff (Zytosol)
- Arginin wird gespalten in Harnstoff + Ornithin
- Enzym: Arginase
- Transport:
- Harnstoff → ins Blut → über die Nieren ausgeschieden
- Ornithin → über den Antiporter zurück ins Mitochondrium → erneute Nutzung im Zyklus
Harnstoffzyklus:
