Informatie

15.5C: Ureumcyclus - Biologie


Ureum is het belangrijkste stikstofhoudende afval van zoogdieren. Dit gebeurt door deaminering.

Deaminering van aminozuren resulteert in de productie van ammoniak (NH3). Ammoniak is een uiterst giftige base en de ophoping ervan in het lichaam zou al snel fataal zijn. echter, de lever bevat een systeem van dragermoleculen en enzymen dat de ammoniak (en kooldioxide) snel omzet in ureum. Dit heet de ureum cyclus.

De ureumcyclus

Een omwenteling van de cyclus:

  • verbruikt 2 moleculen van ammoniak
  • verbruikt 1 molecuul koolstofdioxide
  • creëert 1 molecuul van ureum ((NH2)2CO
  • regenereert een molecuul van ornithine voor een andere beurt.

Hoewel ons lichaam geen hoge concentraties ureum kan verdragen, is het veel minder giftig dan ammoniak. Ureum wordt efficiënt verwijderd door de nieren.

Problemen in de ureumcyclus

Er zijn verschillende erfelijke ziekten van de ureumcyclus die worden veroorzaakt door mutaties in genen die coderen voor een of ander van de noodzakelijke enzymen. De meest voorkomende hiervan is een erfelijke deficiëntie van ornithine transcarbamylase, een enzym dat nodig is voor de omzetting van ornithine in citrulline. Het resulteert in verhoogde niveaus van ammoniak die zo hoog kunnen zijn dat ze levensbedreigend zijn. Het is een X-gebonden aandoening; daarom het meest gezien bij mannen. Het kan zijn genezen door een levertransplantatie. Het kan ook zijn veroorzaakt door een levertransplantatie! In 1998 kreeg een Oostenrijkse vrouw een nieuwe lever van een mannelijk kadaver die - onbekend bij de chirurgen - een mutatie had in zijn enkele ornithine-transcarbamylase-gen. Het ammoniakgehalte in het bloed van de vrouw schoot omhoog en een paar dagen later stierf ze.

Urinezuur

Mensen scheiden ook een tweede stikstofhoudend afval uit, urinezuur. Het is het product van Nucleïnezuur, geen eiwit, metabolisme. Het wordt geproduceerd in peroxisomen. Urinezuur is slechts in geringe mate oplosbaar in water en precipiteert gemakkelijk uit de oplossing onder vorming van naaldachtige kristallen van natriumuraat. Deze dragen bij aan de vorming van nierstenen en veroorzaken de ondraaglijke pijn van jicht wanneer afgezet in de gewrichten.

Vreemd genoeg winnen onze nieren het grootste deel van het urinezuur terug dat in de glomeruli is gefilterd. Waarom, als het problemen kan veroorzaken?

  • Urinezuur is een krachtige antioxidant en kan dus cellen beschermen tegen schade door reactieve zuurstofsoorten (ROS).
  • De concentratie urinezuur is 100 keer groter in het cytosol dan in de extracellulaire vloeistof. Dus wanneer dodelijk beschadigde cellen hun inhoud vrijgeven, vormen zich kristallen van urinezuur in de buurt. Deze versterken het vermogen van nabijgelegen dendritische cellen om antigenen die tegelijkertijd worden afgegeven aan T-cellen te "presenteren", wat leidt tot een sterkere immuunrespons.

Dus het risico op nierstenen en jicht kan de prijs zijn die we voor deze bescherming betalen.

De meeste zoogdieren hebben een enzym - uricas - voor het afbreken van urinezuur tot een oplosbaar product. Tijdens de evolutie van mensapen en mensen werd het gen dat codeert voor uricase echter inactief. Een aanleg voor jicht is onze erfenis.

Urinezuur is de opperhoofd stikstofhoudend afval van insecten, hagedissen en slangen en vogels. Het is het witachtige materiaal dat vogels op beelden achterlaten. Deze dieren zetten de afvalproducten van eiwit metabolisme evenals nucleïnezuurmetabolisme in urinezuur. Vanwege de lage oplosbaarheid in water zijn deze dieren in staat om afvalstikstof te verwijderen met weinig waterverlies.