23.3: Üre Döngüsü

Üre döngüsü, karaciğer hücrelerinin amonyağı üreye nasıl dönüştürdüğünü açıklar. Amonyak, protein katabolizmasının toksik atık ürünüdür. Kara hayvanları, amonyağı böbrekler tarafından idrar yoluyla güvenli bir şekilde elimine edilebilecek daha az toksik üreye dönüştürmelidir. Deniz hayvanları doğrudan amonyak salgılar ve çevreleyen su, amonyağı güvenli seviyelere kadar seyreltir.

Üre döngüsünde beş temel adım vardır:

1. amonyağın (NH ₃ ) karbamoil fosfata dönüşümü
2. karbamoil fosfatın sitrulline dönüşümünde ornitin intifa
3. aspartat ve kimyasal enerji (ATP) içeren argininosüksinat içine sitrulin dönüşümü
4. argininosüksinat bir yan ürün olarak fumarat ile arginin dönüşüm
5. argininden üre ve ornitin oluşumu

Ornitinin ikinci adımda kullanıldığına ve son adımda yeniden üretildiğine dikkat edilmelidir. Ornitin geri dönüştürüldüğünden, üre döngüsü bazen ornitin döngüsü olarak da adlandırılır.

Artmış kan amonyak seviyeleri veya hiperamonyemi, üre döngüsünün kesintiye uğramasından kaynaklanır. Bu, yara dokusunun karaciğere kan akışını engellediği organ düzeyinde meydana gelebilir. Yara dokusu veya siroz, kronik alkol kullanımı, hepatit B veya hepatit C enfeksiyonundan kaynaklanabilir.

Karaciğer hücrelerinde, üre döngüsünün bozulması, beş adımından herhangi birinde de meydana gelebilir. Ornitin transkarbomoilaz (OTK) eksikliği, 2. adımda tam veya kısmi enzim eksikliğine neden olan, ornitin ve karbamoil fosfattan sitrülin üretimini etkileyen kalıtsal bir metabolik bozukluktur.

Yetişkinlerde, siroz veya geç başlangıçlı metabolik bozukluklardan kaynaklanan hiperamonyemi, dikkat ve diğer bilişsel bozukluklara neden olabilir. Ayrıca karaciğer yetmezliğinden ölüm riski daha yüksektir. Erken başlangıçlı enzim eksikliği olan yenidoğanlarda gelişimsel gecikmeler beklenebilir. Teşhis ve tedavi edilmezse, bu bebekler koma ve ölüm riski taşır. Yüksek amonyağın beyne bilişsel ve gelişimsel gecikmeler üretmek için nasıl zarar verdiği henüz tam olarak anlaşılmamıştır; bununla birlikte, amino asit ve nörotransmiter seviyelerindeki bozukluklar, iyon kanalı işlevindeki bozulmalar ve beyindeki enerji açıkları olası mekanizmalar olarak öne sürülmüştür

- [Anlatıcı] Protein yıkımının azotlu bir atık ürünü olan amonyağın memelilerde vücuttan atılmasının en birinci yolu üre döngüsüdür; bu işlem karaciğerdeki hücreler tarafından üre dönüşümü aracılığıyla gerçekleştirilir. Hücresel mitokondrilerden başlayarak amonyak önce karbamoil fosfat bileşiğine dönüştürülür; bu işlem sırasında bikarbonat, ATP formunda enerji ve karbamoil fosfat sentetaz enzimi kullanılır. Ardından ornitin transkarbamilaz enzimi ile karbamoil fosfat ve ornitin amino asidi birleşerek, sonrasında sitozole geçecek olan sitrülini oluşturur.

Bu üçüncü adımda sitrülin, arjininosüksinat oluşturmak üzere aspartat ile birleşir. Bu, arjininosüksinat sentetaz tarafından yönetilen enzimatik bir reaksiyondur ve ATP'nin AMP'ye dönüştürülmesiyle elde edilen büyük miktardaki enerjiye ihtiyaç duyar. Sonra arjininosüksinat, arjininosüksinat liyaz enzimiyle arjinin ve fumarata parçalanır.

Son adımda ise arjinin bir enzimi, arjinini üre ve ornitine parçalar. Üre en sonunda böbrekler tarafından atılır. Ornitin ise tekrar üre döngüsüne katılmak üzere mitokondriye geri gider.