PRZEMIANY AZOTOWE

 

 

Przemiany azotowe

 to przemiany, jakim podlega 

azot 

- czyli w jaki

sposób 

azot jest usuwany z aminokwasów i przekształcany w mocznik.

Przemiany azotowe dotyczą 

białek

, ponieważ te są głównym nośnikiem

azotu w organizmie. Azot jest zawarty w:

• grupach aminowych aminokwasów

• grupach amidowych glutaminy i asparaginy

• pierścieniu tryptofanu, proliny i hydroksyproliny

• grupach guanidynowych argininy.
Aminokwasy są elementem budulcowym białek. 

Amoniak, pochodzący z azotu aminokwasów, jest dla ludzi potencjalnie toksyczny.

Człowiek usuwa amoniak przekształcając go w 

nietoksyczny mocznik

 w cyklu 

mocznikowym, którego prawidłowy przebieg  jest niezwykle istotny dla 
utrzymania zdrowia.

Aminokwasy stanowią źródło azotu dla wielu innych niż białka związków: 

nukleotydów, neurotransmitterów i grup prostetycznych.

PRZEMIANY 

AZOTOWE

 

 

TURNOVER BIAŁEK - OBRÓT METABOLICZNY

Białka żywych organizmów są stale odnawiane poprzez 

nieprzerwany proces degradacji i resyntezy z wolnych 
aminokwasów.

• Każdego dnia organizm dorosłego człowieka degraduje 1-2% całkowitego 

białka organizmu (głównie białka mięśni). 75-80% uwolnionych 
aminokwasów jest wówczas ponownie wykorzystywane do syntezy białka.

Znaczenie 

obrotu metabolicznego

:

•

usuwanie 

nieprawidłowych

 białek

•

usuwanie białek 

niepotrzebnych

, które spełniły już swoje 

zadanie np. przeciwciał lub enzymów wykorzystanych 
przez substraty

•

regulacja stężenia poszczególnych białek; dostosowanie do 

potrzeb tkanki czy narządu

•

bardzo 

szybki

 obrót mają 

enzymy

 o znaczeniu  

regulacyjnym

 

 

OKRES PÓŁTRWANIA BIAŁEK

   duże różnice dla poszczególnych białek
   

krótki

 dla białek enzymatycznych (minuty, godziny, 

dni)

   

długi

 - dla białek strukturalnych (mięśni, tkanki 

łącznej i tkanki nerwowej) (miesiące, lata)

   decyduje o tym podatność białka na działanie proteaz
   rozróżnia się 

białka o szybkim obrocie i małej puli 

tkankowej

 oraz 

powolnej przemianie i dużej puli 

tkankowej

TURNOVER BIAŁEK - OBRÓT METABOLICZNY

 

 

TURNOVER BIAŁEK - OBRÓT METABOLICZNY

OBRÓT BIAŁEK WĄTROBY- 

wątroba reguluje zaopatrzenie

tkanek w aminokwasy:

  większość to szybko się odnawiające - około 10% całej puli 

białek 

wątroby; białka o wolnym obrocie - 24%

 w ciągu doby wątroba odnawia 50% puli swoich białek; tj. 50g/dobę czyli 

1/3 obrotu białek całego organizmu

okresy półtrwania niektórych białek

:

   dekarboksylaza ornitynowa - 11 minut
   syntetaza ALA - 60 minut
   dehydrogenaza glutaminianowa - 6 godzin
   b-glukuronidaza - 30 dni

 

 

BIAŁKA MIĘŚNI:

 obrót wolniejszy niż białek wątroby; 

najmniejszy obrót 

aktyna

 w stanach zwiększonego metabolizmu zwiększa się obrót 

białek mięśni 

 zwiększony w stanach patologicznych: dieta bezbiałkowa 

lub ubogo białkowa, głód, cukrzyca, po pobudzeniu 

hormonami kory nadnerczy, w przebiegu ostrych zakażeń,

 

bezczynności.

TURNOVER BIAŁEK - OBRÓT METABOLICZNY

 

 

B

IAŁKA TKANKOWE

P

ULA AMINOKWASÓW

Białka pokarmowe

Azotowe substancje niebiałkowe

  Porfiryny, puryny, pirymidyny, ami-

nocukry, fosfolipidy, aminy

S

YNTEZA AMINOKWASÓW

K

ATABOLIZM AMINOKWASÓW

Ł

AŃCUCHY WĘGLOWE

NH

3

G

LUKOZA

CO

2

 

+ H

2

O

MOCZNIK

NH

4

+

BILANS PRZEMIANY BIAŁEK I 

AMINOKWASÓW

 

 

 

AMINOKWAS

Y

Większość mikroorganizmów i roślin wytwarza cały 

podstawowy zestaw aminokwasów, wiele 

organizmów wyższych, w tym ludzi, straciło zdolność 

syntezy niektórych z nich (

z powodu braku 

enzymów

). Istnieje więc konieczność pobierania 

odpowiedniej ilości aminokwasów z pożywieniem.

Aminokwasy, które muszą być pobierane z 

pożywieniem, w celu utrzymania zdrowia i 

podtrzymania wzrostu, to 

aminokwasy egzogenne.

Aminokwasy endogenne

 z kolei to te, które organizm 

sam wytwarza z dostarczanego azotu i dwutlenku 

węgla.

Aminokwasy endogenne syntetyzowane są w dość 

prostych reakcjach, natomiast szlaki powstawania 

aminokwasów egzogennych są bardziej 

skomplikowane.

 

 

Aminokwasy niezbędne (egzogenne):

•

histydyna (His)(±)

•

arginina (Arg) (±)

•

izoleucyna (Ile)

•

leucyna (Leu)

•

lizyna (Lys)

•

metionina (Met)

•

fenyloalanina (Phe)

•

treonina (Thr)

•

tryptofan (Trp)

•

walina (Val)

AMINOKWASY

 

 

Aminokwasy nie niezbędne (endogenne):

AMINOKWASY

•  

alanina (Ala)

•  asparagina (Asn)
•  kwas asparaginowy (Asp)
•  cysteina (Cys)
•  glutamina (Gln)
•  kwas glutaminowy (Glu)
•  glicyna (Gly)
•  prolina (Pro)
•  seryna (ser) 
•  tyrozyna (Tyr)

 

 

aminokwasy

————

—

—

————

———

————

—

—



—

—

—



—

—

mocznik 

(produkt rozpadu aminokwasów)

aminy biogenne

wytwarzanie energii, katabolizm

synteza białek, anabolizm

AMINOKWASY

 

 

BILANS 

AZOTOWY

Bilans azotowy

 – 

jest to różnica między całkowitym 

azotem spożytym, a całkowitym azotem wydalonym w 
kale, moczu, pocie, złuszczonym nabłonku.

• bilans azotowy zrównoważony

 - czyli ilość azotu 

przyswojonego i wydalonego są równe. 

Dorosły, zdrowy, prawidłowo odżywiający się człowiek – 

bilans azotowy zerowy

 (wyrównany), jest w stanie 

równowagi azotowej.

 

 

BILANS AZOTOWY

•

bilans azotowy dodatni

 – więcej azotu zostaje 

przyswojonego niż wydalonego. W okresie ciąży, karmienia, 
wzrostu i dojrzewania, w czasie rekonwalescencji po 
przebytych chorobach.

•

bilans azotowy ujemny

 – jest wynikiem choroby 

(zaawansowana choroba nowotworowa, stan po operacji), 
świadczy o postępującym ubytku białka z organizmu. Więcej 
białek ulega degradacji niż jest syntetyzowanych. Dzieje się 
tak w okresie głodu, na diecie bezbiałkowej, przy niedostatku 
białka w diecie lub niewłaściwym jego składzie, w chorobach 
wyniszczających, w wieku starczym (upośledzone wchłanianie, 
 rozpad  białka, upośledzone jego wykorzystanie). 

Niedobór choćby jednego aminokwasu może być 

przyczyną ujemnego bilansu. 

 

 

Pożywienie ubogie

 

w węglowodany i tłuszcze

 może spowodować zachwianie 

równowagi azotowej nawet wtedy, gdy pokrycie zapotrzebowania białkowego jest 
wystarczające.

Niedostarczenie odpowiedniej ilości

 węglowodanów i tłuszczów w diecie 

wymaga znaczniejszej ilości białka, którego aminokwasy stają się surowcem 
energetycznym. 

Przebieg procesów metabolicznych zależy od najmniejszej ilości 

niezbędnego czynnika pokarmowego  

wykorzystanie białka zależy od 

najmniejszej ilości aminokwasu niezbędnego obecnego w spożywanym białku.

Minimum białkowe

 (zabezpiecza pokrycie strat azotu) 

= 

0.5 g/kg/dobę

Norma żywieniowa 0,9-1,0 g/kg/dobę

3:2 stosunek białek zwierzęcych do roślinnych

BILANS AZOTOWY

 

 

Zaobserwowano, że karmienie zwierząt pewnymi 

aminokwasami prowadzi u tych zwierząt do 

zwiększonej 

glukoneogenezy

 i akumulacji glikogenu w wątrobie, a 

karmienie innymi, nasila proces 

ketogenezy

.

Istnieje też grupa aminokwasów, która indukuje 

oba 

procesy

.

Te obserwacje stały się podstawą podziału aminokwasów 

na:

•

glukogenne

•

ketogenne

•

glutoketogenne

AMINOKWASY GLUKOGENNE I KETOGENNE

 

 

• Aminokwasy glukogenne

 – szkielety węglowodorowe przekształcają się do:

- 

pirogronianu

- -ketoglutaranu
- bursztynylo-CoA
- szczawiooctanu

Synteza glukozy z tych aminokwasów jest możliwa dzięki temu, że produkty cyklu 

kwasu cytrynowego i pirogronian ulegają przekształceniu w 
fosfoenolopirogronian, a ten w glukozę.

•

Aminokwasy ketogenne

 – są degradowane do:

- 

acetylo-CoA

- acetoacetylo-CoA

Z nich powstają ciała ketonowe lub kwasy tłuszczowe.

AMINOKWASY GLUKOGENNE I KETOGENNE

 

 

AMINOKWASY 

GLUKOKETOGENNE

•

Aminokwasy glukoketogenne

 – szkielety 

węglowodorowe rozpadają się na dwa fragmenty:
-  

jeden jest substratem w gukoneogenezie

-  drugi fragment jest ciałem ketonowym 
(

acetooctan

) lub substratem w procesie 

ketogenezy (

acetylo~S-CoA

)

 

 

AMINOKWASY GLUKOGENNE I KETOGENNE

•   

Aminokwasy glukogenne (są substartami w 

glukoneogenezie):

Alanina

Walina

Seryna

Arginina

Cysteina

Glutaminian

Glicyna

Glutamina

Treonina

Histydyna

Asparagina

Prolina

Asparaginian

Metionina

•   

Aminokwasy ketogenne:

Leucyna
Lizyna

•   

Aminokwasy glukoketogenne:

Izoleucyna
Fenyloalanina
Tryptofan
Tyrozyna

 

 

PRZEMIANY AMINOKWASÓW 

GLUKOGENNYCH

Asp

 

– w wyniku transaminacji 

przekazuje grupę aminową na 
ketokwas, stając się 

szczawiooctanem.

Gly, Ala, Ser, Cys, Hyp

 – w 

wyniku transaminacji powstaje 

pirogronian

, ten ulega 

dekarboksylacji do 
szczawiooctanu.

Gln

 – pod działaniem 

dehydrogenazy glutaminianowej 
lub aminotransferazy ulega 
przemianie w 

-ketoglutaran

.

Wiele aminokwasów 
glukogennych przekształca się 
do substratów glukoneogenezy 
poprzez inne aminokwasy:

Ala

 



 Trp i Hyp

Gln

 



 Arg, His, Glu, Pro, 

Ornityna

Ser 



 Gly

 

 

PRZEMIANY AMINOKWASÓW KETOGENNYCH

Leu

 – ulega 

transaminacji, 
przekształca się w 

acetooctan

.

Lys

 – nie podlega 

transaminacji, 
przekształca się w 

acetoacetylo~S-CoA

, 

który może być 
traktowany jako 
aktywna postać 

acetooctanu

.

 

 

PRZEMIANY AMINOKWASÓW 

GLUKOKETOGENNYCH

Phe

 i 

Tyr

 – ulegają 

przemianom w wyniku 
wielu reakcji z udziałem 
kilku enzymów do 

acetooctanu

 i 

fumaranu

.

Wrodzony niedobór tych 
enzymów jest przyczyną 
chorób metabolicznych:

• 

fenyloketourii 

(hydroksylaza 
fenyloalaninowa; 
zaburzenia funkcji układu 
nerwowego)

• 

tyrozynemii

• 

alkaptonurii 

 

 

PRZEMIANY AMINOKWASÓW

Aminokwasy będące w nadmiarze są degradowane, a 

nie magazynowane.

Źródłem wolnych aminokwasów jest:

–

rozpad białek pokarmowych

–

rozpad białek komórkowych

–

rozpad białek pozakomórkowych

–

biosynteza aminokwasów

 

 

TRAWIENIE BIAŁEK I AMINOKWASÓW

Rozpad białek zachodzi na drodze 

proteolizy

 przy udziale 

enzymów

proteolitycznych, które hydrolizują wiązania peptydowe

.

Hydroliza

 to dodanie cząsteczki wody do wiązania 

peptydowego.

Każdemu rozpadowi wiązania peptydowego towarzyszy 

odtworzenie

wolnej grupy aminowej jednego aminokwasu i wolnej grupy 
karboksylowej drugiego aminokwasu.

 

 

PPROTEOLIZA

+

H

3

N————C—C—N—C————C

O

—

—

—

—

—

—

—

H

H

H

R

n

R

n+1

O

O

-

O

— —

—

H

2

O

proteaza

+

H

3

N————C—C    +   H

3

N

+

—C————C

 

R

n

—

—

—

—

R

n+1

H

H

— —

— —

O

—

—

O

O

substrat białkowy

dwa produkty proteolizy

 

 

PPROTEOLIZA

Enzymy katalizujące proces proteolizy to:

•

proteazy

•

proteinazy

•

peptydazy

Łańcuch białkowy zawiera jeden
aminokwas N-końcowy i jeden aminokwas
C-końcowy.

Egzopeptydazy

- odłączają od białka

pojedyncze końcowe aminokwasy.

- 

aminopeptydazy

- 

karboksypeptydazy

Endopeptydazy

 – przecinają wewnętrzne wiązania w peptydach,

tworząc krótsze peptydy. Aminopeptydazy i karboksypeptydazy
usuwają wówczas odpowiednio aminokwasy z C- i N- końców.

 

 

TRAWIENIE BIAŁEK W PRZEWODZIE 
POKARMOWYM

Żołądek

 – błona śluzowa wydziela sok żołądkowy 

(przejrzysty płyn, lekko żółty, pH 1,0, zawierający HCl, 
H

2

O, mucynę, sole i enzymy trawienne). 

Trawienie białek jest główną funkcją żołądka

.

•

Kwas solny

 - białka ulegają denaturacji (utrata struktury 

trzeciorzędowej poprzez rozerwanie wiązań wodorowych).

•

Pepsyna

, endopeptydaza (zymogen-pepsynogen):

 – rozkłada zdenaturowane białka do peptonów (dużych 
polipeptydów)
-  rozkłada wiązania peptydowe w obrębie głównej 
struktury polipeptydowej
- hydrolizuje wiązania utworzone przez aminokwasy 
aromatyczne (tyrozynę) lub dikarboksylowe (glutaminian)

 

 

Zawartość żołądka przedostaje się do światła 

dwunastnicy

:

-

sok trzustkowy i żółć

 (pH zasadowe) – środowisko 

niezbędne dla działania enzymów soku trzustkowego i 
jelitowego; zahamowana aktywność pepsyny.

Dwunastnica

 – sok trzustkowy (wodnisty, nielepki płyn, pH 

7,5-8,0. Zawiera liczne enzymy wydzielane jako zymogeny:

•

trypsyna

 – wiązania peptydowe utworzone przez 

aminokwasy zasadowe

•

chymotrypsyna

 – wiązania utworzone przez aminokwasy 

pozbawione ładunku elektrycznego (aromatyczne)

•

elastaza

 – wiązania utworzone przez małe aminokwasy

Enzymy te są 

endopeptydazami

, działają na białka i peptydy, 

rozkładając je do polipeptydów i dipeptydów.

•

karboksypeptydaza 

– uwalnia aminokwasy od C-końca

TRAWIENIE BIAŁEK W PRZEWODZIE 

POKARMOWYM

 

 

Jelito cienkie

 – sok jelitowy, wydzielany przez gruczoły 

dwunastnicze i jelitowe zawiera:

•

karboksypeptydazę A

•

karboksypeptydazę B

•

aminopeptydazę

•

dipeptydazę

Końcowym produktem trawienia białek są wolne 

aminokwasy.

TRAWIENIE BIAŁEK W PRZEWODZIE POKARMOWYM

 

 

 

 

Skutkiem działania enzymów jest rozłożenie 

składników pokarmowych do postaci, w której 
mogą być wchłaniane i przyswajane.

TRAWIENIE BIAŁEK W PRZEWODZIE POKARMOWYM

 

 

WCHŁANIANIE

Wchłanianie aminokwasów z przewodu pokarmowego 

polega na ich transporcie do krążenia wrotnego lub 
naczyń limfatycznych.

Wolne aminokwasy, jako rozpuszczalne w wodzie,  

są wchłaniane przez nabłonek jelitowy i z krwią 
żyły wrotnej dostają się do wątroby.

Jelito cienkie jest głównym narządem
 trawiennym i wchłaniającym.

1 – mikrokosmki
2 – naczynie limfatyczne
3 – komórki nabłonkowe
4 – naczynia krwionośne

 

 

PRZEMIANY AMINOKWASÓW

Aminokwasy będące w nadmiarze są degradowane, a 

nie magazynowane.

Źródłem wolnych aminokwasów jest:

–

rozpad białek pokarmowych

–

rozpad białek komórkowych

–

rozpad białek pozakomórkowych

–

biosynteza aminokwasów

 

 

ROZPAD BIAŁEK WEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH

Wewnątrzkomórkowe białka

 są degradowane przez 

wewnątrzkomórkowe proteazy w dwóch 
głównych szlakach:

•

białka pozakomórkowe, związane z błoną oraz długo 
żyjące białka wewnątrzkomórkowe są degradowane 
w lizosomach bez udziału ATP

•

białka wewnątrzkomórkowe, nieprawidłowe, krótko 
żyjące wymagają do degradacji ATP i ubikwityny

 

 

Białka przeznaczone do degradacji są znakowane 

ubikwityną.

Ubikwityna

 to małe białko (8,5kDa) występujące we 

wszystkich komórkach eukariotycznych. 

Aminokwasem C-końcowym jest glicyna.
Jej grupa karboksylowa wytwarza wiązanie peptydowe z 

grupą -aminową reszty lizyny białka przeznaczonego 

do degradacji.

ROZPAD BIAŁEK WEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH

 

 

To, czy białko zostanie zdegradowane przez ubikwitynę 

zależy od rodzaju aminokwasu obecnego na jego N-
końcu

:

•

metionina i seryna opóźniają

•

arginina i kwas asparaginowy przyspieszają degradację.

Cząsteczka białka wiąże kilka cząsteczek ubikwityny. 

Ubikwityna wyznacza wiele wewnątrzkomórkowych białek 

do degradacji – jest znacznikiem.

Nieprawidłowe funkcjonowanie lub jej brak jest powodem 

wielu chorób: stanów zapalnych, nowotworów, choroby 
Alzheimera.

ROZPAD BIAŁEK WEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH

 

 

Wiązanie substratu białkowego przeznaczonego do 

proteolizy przez ubikwitynę

Białko
(substrat)

ubikwityna

A 
monoubikwityn
acja

B 
poliubikwitynacja

 

 

•

Różne białka degradowane są z różną prędkością. 
Okres półtrwania białek waha się od kilku minut do 
kilku dni a nawet tygodni.

•

Szybkość rozkładu białek zależy od stanu 
fizjologicznego narządu, np.w mięśniu macicy będącej 
w stanie „spoczynku” proteoliza jest powolna, a w 
okresie poporodowej inwolucji bardzo szybka.

•

Degradacja białek mięśni szkieletowych zwiększa się 
podczas głodu

 

 

LOSY GRUPY AMINOWEJ

Wolne aminokwasy, pochodzące z białek pożywienia lub z 

degradacji białek endogennych są metabolizowane w 
identyczny sposób i rozkładane w wątrobie.

Ich -aminowy azot jest usuwany przez

:

•

transaminację

 – przekazanie grupy aminowej na 

akceptor (ketokwas)

•

deaminację oksydacyjną

 – odłączenie grupy aminowej 

w postaci amoniaku

- Azot aminokwasowy zostaje przekształcony w 

mocznik.

- 

Szkielet węglowy ulega przemianie w:

•

 ciała ketonowe (z aminokwasów ketogennych)

•

 glukozę (z aminokwasów glukogennych)

 

 

Transaminacja

 

– 

grupa -aminowa zostaje przeniesiona na 

jeden z trzech -ketokwasów

:

•

szczawiooctan

•

pirogronian



-ketoglutaran

Reakcje katalizują 

aminotransferazy

: alaninowa, 

asparaginianowa, glutaminianowa

Dawcami grup aminowych są prawie wszystkie aminokwasy 

oprócz tych, które nie posiadają grupy aminowej.

Aminokwas pozbawiony grupy aminowej staje się ketokwasem. 

Ketokwas, który przyjął grupę aminową, staje się 
aminokwasem.

W każdej reakcji transaminacji powstaje nowy aminokwas i nowy 

ketokwas

.     Znaczenie transaminacji:

powstające produkty ułatwiają przemianę azotu.

LOSY GRUPY AMINOWEJ

 

 

Deaminacja

 – odłączenie grupy aminowej od 

aminokwasu w postaci amoniaku (NH

3

)

Deaminacja oksydacyjna

 – odłączenie grupy 

aminowej i utlenienie węgla  do grupy ketonowej.

C

 

C

C

H-C-H       H-

C-H

       H-C-H

H-C-H       H-

C-H

       H-C-H

H-C-NH

3

C=NH

C=O

C

C

C

LOSY GRUPY AMINOWEJ

-
-
-

-

—

—

 —

 —

 —

 —

O

-

O

-

O

O

glutaminian







-

-

-
-

dehydrogenaza
glutaminianowa

glutiminian









 —

 —

 —

 —

—

—

O

O

O

-

O

-

H

2

O

H

2

O

-
-
-
-

O

-

O

-

—

—

O

O

 —

 —

 —

 —

+NH

3

-ketoglutaran

(NADP

+

)

NAD

+

(NADPH

+

+H

+

)

NADH+H

+

Znaczenie: oddzielenie azotu od glutaminianu i wbudowanie go do mocznika.

 

 

Amoniak powstaje w procesach

:

•

deaminacji aminokwasów

•

deaminacji zasad purynowych i pirymidynowych

Nawet znikome ilości amoniaku są 

toksyczne dla ośrodkowego układu 
nerwowego.

W warunkach prawidłowych wątroba szybko usuwa 

amoniak z krwi żyły wrotnej. Przy upośledzonej 
funkcji wątroby, stężenie amoniaku we krwi 
obwodowej jest tak wysokie, że dochodzi do 
zatrucia: drgawki, bełkotliwa mowa, upośledzenie 
ostrości widzenia, śpiączka i zgon.

LOSY GRUPY AMINOWEJ

 

 

DETOKSYKACJA AMONIAKU

Amoniak musi podlegać detoksykacji 

na drodze różnych procesów:

•

człowiek i większość kręgowców lądowych 
przekształca amoniak i wydala go w postaci 
mocznika

•

ptaki i gady lądowe w postaci kwasu 
moczowego

•

wiele zwierząt wodnych wydala amoniak 
bezpośrednio do środowiska

 

 

DETOKSYKACJA AMONIAKU

Jedną z dróg detoksykacji amoniaku jest 

synteza glutaminy

:

część amoniaku jest wiązana przez grupę karboksylową kwasu
glutaminowego z wytworzeniem glutaminy. Reakcja 

prowadzona 

jest przez występującą w nerkach 

syntetazę glutaminy

, przy

udziale ATP. Glutamina dostarcza grup aminowych do syntezy 

puryn i

pirymidyn.

C

C

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

   H-C-NH

3+

          

H-C-NH

3+

C

C

-

-
-

-

——

—

—

——

O

-

O

O

O

-

+NH

3



ATP

ADP+Pi

syntetaza

 glutaminy

—

—— —

——

O

-

O

O

NH

2

-
-
-
-

glutaminian

glutamina

 

 

Głównym mechanizmem usuwania amoniaku jest:

• tworzenie glutaminy – w mózgu
• tworzenie mocznika – w wątrobie

Głównym szlakiem wydalania azotu u ludzi jest 

mocznik 

syntetyzowany w wątrobie, uwalniany 

do krwi i wydalany przez nerki.

Mocznik stanowi 80-90% uwalnianego azotu.

Proces przekształcania toksycznego amoniaku w 

nietoksyczny mocznik nosi nazwę cyklu 
mocznikowego

 (lub ornitynowego lub małego 

cyklu Krebsa)

DETOKSYKACJA AMONIAKU

 

 

CYKL MOCZNIKOWY

•

Mocznik tworzy się z NH

3

, CO

2 

i asparaginianu

  w 

mitochondriach i cytosolu wątroby.

•

Proces wymaga 3 moli ATP i udziału 5 enzymów

•

W syntezie uczestniczy 6 aminokwasów:

 -  

asparaginian, arginina, ornityna, cytrulina i argininobursztynian

 

są nośnikami atomów, z których ostatecznie powstaje mocznik

-

jeden aminokwas działa jako aktywator enzymu

Arginina i asparaginian to aminokwasy białkowe, pozostałe trzy w 

białkach nie występują.

Tworzenie mocznika jest procesem cyklicznym.
Ornityna jest regenerowana, nie ma zysków i start aminokwasów.
Zużywa się jon amonowy, CO

2

, ATP i asparaginian.

 

 

CYKL MOCZNIKOWY

1. Cykl mocznikowy 
rozpoczyna się od syntezy 

karbamoilofosforanu

 z 

CO

2

 i 

NH

3

. Reakcja 

katalizowana jest przez 
enzym: 

syntetazę 

karbomoilofosforanową

, a 

niezbędnym kofaktorem do 
tej reakcji jest N-
acetyloglutaminian.

W reakcji tej zużywane są 
dwie cząsteczki ATP.

Karbamoilofosforan jest 
związkiem bogatym w 
energię.

2. Pod wpływem 

karbamoilotransferazy L-
ornitynowej

 grupa 

karbamoilowa jest 
przenoszona na ornitynę z 
wytworzeniem 

cytruliny

.

 

 

CYKL MOCZNIKOWY

3. 

3. 

Cytrulina

 przenika do cytozolu. 

Następnie pod wpływem 

syntetazy 

arginiobursztynianowej

 

asparaginian i cytrulina tworzą 

arginiobursztynian

.

W reakcji tej zużywana jest 
cząsteczka ATP.

4. Rozszczepienie 
arginiobursztynianu do 

argininy

 i 

fumaranu

. Katalizuje tę reakcję 

liaza argininonbursztynianowa.

5. Hydrolityczne rozszczepienie 
grupy guanidynowej argininy 
przez 

arginazę

 na 

mocznik

 i 

ornitynę

.

Uwolniona ornityna wchodzi w 
reakcję z kolejną cząsteczką 
karbamoilofsforanu.

 

 

•

Bilans cyklu mocznikowego:

2 NH

3 

+ CO

2

+ asparaginian + 3ATP  mocznik + fumaran + 

2ADP + 2Pi + AMP + Ppi

Cząsteczka mocznika posiada dwa atomy azotu – jeden 

pochodzi z amoniaku, drugi z asparaginianu.

Regulacja cyklu mocznikowego zachodzi na drodze:

-

 aktywacji allosterycznej – aktywatorem allosterycznym 
syntetazy karbamoilofosforanowej I jest N-
acetyloglutaminian

-

 indukcji substratowej – pobudzanie biosyntezy enzymów 
przez wzrost stężenia substratów

-

 odtwarzania ornityny.

CYKL MOCZNIKOWY

 

 

•

Ponieważ 

cykl mocznikowy przekształca toksyczny amoniak w 

nietoksyczny mocznik

, wszelkie zaburzenia syntezy mocznika 

powodują zatrucie amoniakiem, w wyniku jego akumulacji w 
tkankach i płynach ustrojowych.

•

Stężenie mocznika w surowicy krwi jest ważnym parametrem 
biochemicznym w diagnostyce chorób nerek (>300-400mg/dl   

upośledzona funkcja nerek).

-   Znanych jest 5 hiperamonemii - objawy są podobne, wymioty w 

wieku niemowlęcym, nerwowość, opóźniony rozwój umysłowy;

-

hiperamonemia typu I - niedobór syntetazy karbamoilofosforanowej

-

cytrulinemia – znaczne ilości cytruliny w moczu

-

acyduria argininobursztynianowa – łamliwe rosnące kępami włosy, 
zgon w dzieciństwie

CYKL MOCZNIKOWY

 

 

AMINOKWASY ŹRÓDŁEM ZWIĄZKÓW

 BIOLOGICZNIE CZYNNYCH

Aminokwasy 

są 

prekursorami 

wielu 

związków 

biologicznie czynnych, takich jak:

•

 aktywne fragmenty jednowęglowe,

•

barwniki porfirynowe (hem),

•

zasady purynowe i pirymidynowe,

•

hormony i neuroprzekaźniki,

•

karnityna,

•

kreatyna,

•

melaniny,

•

aminy i poliaminy. 

 

 

AMINY BIOGENNE

W wyniku 

dekarboksylacji niektórych aminokwasów

powstają związki biologicznie czynne, które noszą nazwę

amin biogennych

. 

Aminy biogenne dzielimy na:

• alifatyczne (monoaminy i poliaminy)

• katecholowe  (fenolowe:  noradrenalina,  adrenalina  i 

dopamina)

• heterocykliczne (imidazolowe: histamina oraz indolowe: 

serotonina)

 

 

•

Serotonina:

 - powstaje w wyniku hydroksylacji tryptofanu i jego 
dekarboksylacji
- jest przekaźnikiem w centralnym układzie 
nerwowym
- kurczy mięśnie gładkie naczyń tętniczych i 
drobnych oskrzeli, zwęża naczynia krwionośne
- obficie gromadzi się w płytkach krwi
- w rakowiaku (srebrzak- guz chromochłonny 
jelita) -zwiększone wytwarzanie serotoniny:  
zamiast 1%, 60% tryptofanu zamienia się w 
serotoninę

AMINY BIOGENNE

 

 

•

Histamina:

- hormon tkankowy
- pobudza sekrecję HCl przez nabłonek śluzówki 
żołądka
- rozszerza naczynia włosowate i zwiększa ich 
przepuszczalność, wpływa na ciśnienie krwi
- jest produktem dekarboksylacji histydyny
- uwalnia się w dużych ilościach w tkankach objętych 
urazem lub stanem zapalnym
- odgrywa główną rolę w reakcjach alergicznych
- uwolnienie histaminy doprowadza do wstrząsu 
anafilaktycznego, astmy, pokrzywki, kataru 
siennego

AMINY BIOGENNE

 

 

•

GABA – kwas -aminomasłowy:

- główny neuroprzekaźnik hamujący w układzie 
nerwowym
- odpowiada za zmniejszenie pobudliwości i 
zwiotczenie mięśni
- zablokowanie jego działania spowoduje 
zespół niespokojnych nóg, a znaczny brak 
doprowadzi do konwulsji, a nawet śmierci 

AMINY BIOGENNE

 

 

•

Adrenalina i noradrenalina

- 

powstają w gruczołach 

dokrewnych, ich prekursorem jest tyrozyna.

•

Adrenalina:

- 

pełni rolę w mechanizmie powstania stresu, w błyskawicznej reakcji 

człowieka na zagrożenie (przyspieszone bicie serca, wzrost ciśnienia 
krwi, rozszerzenie oskrzeli i źrenic, co ułatwia przyspieszone 
oddychanie)
- hamuje perystaltykę jelit, wydzielanie soków trawiennych i śliny
- reguluje poziom glukozy we krwi przez nasilenie rozpadu glikogenu w 
wątrobie do glukozy
- wyrzut adrenaliny do krwi jest mechanizmem uruchamianym w 
hipogligemii
- podana dożylnie działa szybko i krótko – reanimacja!! Ma wtedy 
pobudzić kurczliwość mięśnia sercowego, poprawić skuteczność 
defibrylacji elektrycznej
- stosowana we wstrząsie anafilaktycznym i napadach astmy 

AMINY BIOGENNE

 

 

•

Noradrenalina:

- 

silny wzrost ciśnienia tętniczego

- działa podobnie do adrenaliny, ale po zastosowaniu dużych 
dawek
- stosowana w stanach nadciśnienia tętniczego

•

Tyramina:

- 

występuje w pokarmach pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, 

serach twardych, czekoladzie, mięsie czerwonym, śledziach
- osoby uczulone na tyraminę po spożyciu pokarmów mogą 
cierpieć na migreny – ból wywołany jest gwałtownym skokiem 
ciśnienia tętniczego
- kumuluje się u osób z defektem enzymu rozkładającego 
tyraminę, może wystąpić kołatanie serca, zapaść i śmierć

AMINY BIOGENNE

 

 

PORFIRYN

Y

•

Porfiryny to związki heterocykliczne, zawierające 
cztery pierścienie pirolowe: A, B, C i D.

•

Pentagonalny pierścień pirolowy posiada cztery 
atomy węgla oraz atom azotu

•

Porfiryny występują w całym świecie żywym

•

Biologicznie czynne porfiryny zawierają jon metalu 
związany przez azot: Mg, Fe, Zn, Ni, Co, Cu, Sr.

pierścień 

pirolowy

układ porfirynowy

 

 

HEM

•

W organizmach zwierzęcych najobficiej występującą 
porfiryną jest 

hem

•

Stanowi on grupę prostetyczną białek zwanych 

hemoproteinami

•

Do hemoprotein należą:
- 

białka transportowe: hemoglobina, mioglobina

- 

białka enzymatyczne: cytochromy, katalaza, 

peroksydaza

- 

cytochrom (roślinny barwnik porfirynowy)

•

Hemoproteiny biorą udział w transporcie tlenu, 
transporcie elektronów, metabolizmie leków

 

 

•

Hem

 jest barwnikiem pirolowym, zawierającym jon 

Fe

2+

 lub Fe

3+

 związany kowalencyjnie z dwoma 

atomami azotu w pierścieniach pirolowych

•

Hem nadaje białku i krwi czerwony kolor

•

Głównym miejscem biosyntezy hemu są 
wewnątrzszpikowe, prekursorowe krwinki czerwone 
syntetyzujące hemoglobinę oraz wątroba, 
syntetyzująca enzymy zawierające hem

•

Początkowa reakcja i trzy ostatnie etapy biosyntezy 
hemu zachodzą w mitochondriach, a etapy 
pośrednie w cytozolu.

HEM

 

 

•

Wszystkie atomy węgla i azotu zawarte w porfirynach pochodzą z 

glicyny i bursztynylo~S-CoA

•

Kondensacja 

4 cząsteczek porfobilinogenu

 prowadzi do powstania 

uroporfirynogenu III

.  

•

Kolejne reakcje prowadzą do przekształcenia 

uroporfirynogenu III

 w 

protoporfirynę IX

.

•

Ostatni etap biosyntezy hemu to wprowadzenie do 

protoporfiryny 

IX

 jonu Fe

2+ 

przez 

ferrochelatazę

.

ZARYS SYNTEZY 

HEMU

 

 

ZARYS SYNTEZY 

HEMU

 

 

PORFIRIE

•

Porfirie – spowodowane przez zaburzenia w biosyntezie 
porfiryn

•

Wynikają z wrodzonych, czasem z nabytych defektów 
działania enzymów biosyntezy hemu

•

Dochodzi do akumulacji i zwiększonego wydalania 
metabolitów pośrednich

•

Wyróżnia się dwa główne typy porfirii:
- porfiria erytropoetyczna – defekt metabolizmu porfiryn w 
komórkach erytroidalnych

    - porfiria wątrobowa – defekt metabolizmu porfiryn w 

wątrobie

•

Skutkiem porfirii jest niedobór hemu.

•

Porfirie to zaburzenia na tle neuropsychicznym, 
nadwrażliwość skóry na światło (aktywność nocna, wilkołaki).

 

 

•

Krwinka czerwona żyje około 120 dni, po czym 
rozpada się w układzie siateczkowo-śródbłonkowym 
wątroby, śledziony i szpiku kostnego.

•

Z 

hemoglobiny

 pochodzi około 

85% hemu

 

przeznaczonego do degradacji.

•

Część białkowa hemoglobiny może być ponownie 
wykorzystana jako taka lub w formie składowych 
aminokwasów.

•

Część porfirynowa hemu pozbawiona żelaza jest 
degradowana.

KATABOLIZM 

HEMU

 

 

•

Katabolizm hemu

 zachodzi dzięki obecności złożonego układu 

enzymatycznego – 

oksygenazy hemowej

. Enzym ten 

doprowadza do uwolnienia 

Fe

3+

, CO

 oraz zielonego barwnika – 

biliwerdyny

.

•

Biliwerdyna drogą redukcji przekształca się w czerwono-
pomarańczową 

bilirubinę

. Bilirubina i jej pochodne to barwniki 

żołciowe.

•

Bilirubina jest słabo rozpuszczalna w wodzie, musi być 
transportowana do wątroby w postaci związanej z albuminą.

•

Metabolizm bilirubiny zachodzi w wątrobie i polega na 

sprzęganiu 

z:

- kwasem glukuronowym
- tauryną
- glicyną
- kwasem siarkowym 

Sprzęganie zwiększa rozpuszczalność bilirubiny.

KATABOLIZM 

HEMU

 

 

KATABOLIZM 

HEMU

hem

biliwerdyn

a

bilirubin

a

2 O

2 

+ 

NADP
H

CO + 
H

2

O

 

+ 

NADP

+

oksygenaza 

hemowa

reduktaza 

biliwerdyny

NADPH + H

+

    

NADP

+

 

 

SPRZĘGANIE 

BILIRUBINY

diglukuronid bilirubiny

(dobrze rozpuszczalny w 

wodzie)

bilirubin
a

2 kwas UDP-
glukuronowy

2 UDP

transferaza 

UDP-

glukuronianowa

 (

2 oddzielne 

etapy)

 

 

PRZEKSZTAŁCANIE BILIRUBINY W JELICIE

•

Diglukuronid  bilirubiny

 

 

jest  hydrolizowany  w  jelicie  przez 

β-glukuronidazę 

i 

redukowany 

przez 

bakterie 

do 

bezbarwnego urobilinogenu.

•

Część urobilinogenu przenika z jelita do krwi i jest wydalana 
przez nerki, przekształcając się w 

żółtą urobilinę

 (barwnik  

moczu).

•

Większość  urobilinogenu    jest  utleniana  przez  bakterie 
jelitowe do 

brązowej sterkobiliny

 (barwnik kału).

•

Bilirubina jest usuwana z organizmu drogą jelitową.

•

Nadmierny  rozpad  bilirubuny  i  zaburzenia  jej  usuwania 
prowadzą do żółtaczki.

 

 

ŻÓŁTACZK

A

Żółtaczka

  to  wzrost  stężenia  bilirubiny  w  osoczu,  prowadzący  do  jej 

odkładania się w tkankach.

•

Objawami są żółcenie się białkówek oczu oraz skóry.

•

 Wyróżniamy kilka typów żółtaczek:

-

Żółtaczka  hemolityczna

 

–  wynikająca  ze  wzmożonego  rozpadu  krwinek 

czerwonych;

-

Żółtaczka zastoinowa

 

(obstrukcyjna) – jest następstwem zamknięcia odpływu 

żółci  z  wątroby  na  skutek  przeszkody  mechanicznej  (kamień  w  drogach 
żółciowych, guz nowotworowy);

-

Żółtaczka  miąższowa

 

–  jest  skutkiem  uszkodzenia  komórek  wątrobowych 

przez czynnik zakaźny  toksyczny;

-

Żółtaczka  noworodków

 

(objaw  fizjologiczny)  –  wynikająca  ze  wzmożonego 

rozpadu  krwinek,  będących  nośnikami  hemoglobiny  płodowej  oraz  niskiej 
aktywności transferazy UDP-glukuronianowej.

 

 

HEMOGLOBINA