kuri sintetinama reakcijose ornitino ciklas pirmą kartą 1932 m. gyvūnų ląstelėse ištyrė N.A. Krebs. ir Henseleit K. Daug karbamido susikaupia augalų, kurių šaknyse yra mikorizės, ląstelėse. Didelis karbamido kiekis yra pievagrybiuose ir pūkuotėse (iki 10-13 % sausos masės).
Eksperimentuose pastebėta, kad karbamido koncentracija augalų ląstelėse didėja, kai disimiliuojasi azotinės medžiagos, kai suaktyvėja aminorūgščių ir azoto bazių deaminacijos procesai, taip pat kai augalai auginami ant amonio druskų tirpalų. Karbamidas nėra toksiškas augalų ląstelėms, nes tai normalus medžiagų apykaitos produktas, lengvai įtraukiamas į biosintetines reakcijas.
Pirmasis karbamido sintezės etapas yra makroerginio junginio susidarymas karbamoilo fosfatas iš bikarbonato ir glutamino, kuris yra aminų grupės šaltinis, veikiant fermentui karbamoilfosfato sintazė(2.7.2.5). Reakcija susijusi su dviejų ATP molekulių hidrolize ir aktyvuojama Mg 2+ katijonų:
O O UNSD
HCO 3 ¯ + C–NH 2 + 2ATP ¾¾® C–O (P) + 2ADP + H 3 RO 4 + CH 2
CH 2 H 2 N CH 2
| karbamoilas- |
CH 2 fosfatas CHNH 2
| glutaminas
COOH glutamo rūgštis
Kitame žingsnyje dalyvaujant fermentui ornitino transkarbamoilazės(2.1.3.3) karbamoilo fosfatas reaguoja su ornitinu. Šios reakcijos produktai yra citrulinas ir neorganinis fosfatas:
CH 2 NH 2 O CH 2 NH
CH 2 C – NH 2 CH 2 C \u003d O
| + | ¾® | | + H3PO4
CH 2 O (P) CH 2 NH 2
| karbamoilas- |
CHNH 2 fosfatas CHNH 2
ornitino citrulinas
Taigi, citrulino ureido grupė susidaro iš bikarbonato karbonilo grupės ir glutamino amido grupės, kuri sintetinama dėl amoniako pertekliaus prisijungimo.
Be to, citrulinas, veikiamas fermento, reaguoja su asparto rūgštimi argininosukcinato sintetazė(6.3.4.5). ATP ir Mg 2+ katijonai dalyvauja citrulino ureido grupės aktyvavime. Šios reakcijos metu sintetinama arginino gintaro rūgštis.
CH 2 NH CH 2 NH COOH CH 2 NH COOH
CH 2 C=O COOH CH 2 C=N–CH CH 2 C=NH CH
| | | Mg2+ | | | | | ||
CH 2 NH 2 + CHNH 2 + ATP ¾® CH 2 NH 2 CH ¾® CH 2 NH 2 + CH
| | ↓ | | | | |
CHNH 2 CH 2 AMP CHNH 2 COOH CHNH 2 COOH
| | H 4 R 2 O 7 | | fumaras
COOH COOH COOH COOH rūgštis
citrulinas asparto arginino gintaro rūgšties argininas
rūgštinė rūgštis
Tada arginino gintaro rūgštis dalyvaujant fermentui argininosukcinato liazės(4.3.2.1) suskaidomas į du produktus – argininą ir fumaro rūgštį. Pastaroji, prijungiant amoniako molekulę veikiant aspartato amoniako liazė, vėl virsta asparto rūgštimi, galinčia sąveikauti su nauja citrulino molekule. O argininas ornitino cikle hidrolizinio skilimo būdu paverčiamas ornitinu ir karbamidu. Šią reakciją katalizuoja fermentas arginazė (3.5.3.1):
CH 2 NH CH 2 NH 2
CH 2 C + NH CH 2
| | + H 2 O ¾® | + CO(NH 2) 2
CH 2 NH 2 CH 2 karbamidas
| |
argininas ornitinas
Arginino hidrolizės metu išsiskiriantis ornitinas vėl įtraukiamas į pirmąją ornitino ciklo reakciją ir karbamido sintezė gali tęstis. Schematiškai amoniako jungimasis ornitino ciklo reakcijose gali būti pavaizduotas kaip šios transformacijos:
CH 2 NH 2 CH 2 NH CH 2 NH CH 2 NH 2
| | \ | \ | N 2 N
CH 2 + NH 3 + CO 2 CH 2 C \u003d O + NH 3 CH 2 C \u003d NH + H 2 O CH 2 \
| ¾¾¾® | | ¾¾® | | ¾¾® | + C=O
CH 2 - H 2 O CH 2 NH 2 - H 2 O CH 2 NH 2 CH 2 /
CHNH 2 CHNH 2 CHNH 2 CHNH 2 karbamidas
COOH COOH COOH COOH
Ornitinas Citrulinas Argininas Ornitinas
Kai kuriuose augaluose amoniako pertekliaus surišimas nepasiekia karbamido susidarymo, juose kaupiasi tarpiniai ornitino ciklo produktai – citrulinas arba argininas. Daug arginino yra dygstančiose spygliuočių augalų sėklose ir topinambų gumbuose, o citrulino yra alksnio, beržo ir lazdyno bityno šaknų mazgeliuose. Atrodo, kad šiuose augaluose argininas ir citrulinas yra pagrindiniai perteklinio amoniako surišimo produktai ir jie atlieka svarbų vaidmenį azoto medžiagų apykaitoje.
10.4. Augalų karbamido azoto pasisavinimas
su lapų maitinimu.
Galutinis amoniako surišimo produktas ornitino ciklo reakcijose – karbamidas – labai lengvai įtraukiamas į azoto medžiagų apykaitą augaluose, dalyvaujant atitinkamoms fermentų sistemoms. Daugelio augalų lapuose ir kituose organuose karbamido fermentas yra aktyvus arba gali būti aktyvuotas. ureazė, katalizuojantis hidrolizinį karbamido skilimą į anglies dioksidą ir amoniaką:
N 2 N
C=O + H 2 O ¾® 2NH3 + CO 2
karbamidas
Tada amoniakas įtraukiamas į aminorūgščių ir amidų sintezę, kurios vėliau gali dalyvauti formuojant kitų azotinių medžiagų molekules. Fermento ureazės yra daugelyje augalų – agurkuose, pupelėse, kukurūzuose, bulvėse, pomidoruose, salieruose.
Tačiau kai kuriems augalams trūksta ureazės, tačiau jie sugeba pasisavinti karbamidą, užteptą ant lapų paviršiaus arba patekusią į augalų audinius išoriškai, naudojant kitas fermentų sistemas. Fermentas, išskirtas iš mielių ir chlorelės ląstelių ATP hidrolizuojanti ureazė(3.5.1.45), galintis suskaidyti karbamidą į amoniaką ir anglies dioksidą, esant ATP ir Mg 2+ katijonams:
H 2 N-C-NH 2 + ATP + 2H 2 O ¾¾® 2NH3 + CO 2 + ADP + H 3 PO 4
Tuo pačiu metu tiriant karbamido asimiliaciją javų augalų lapuose, chlorelės dumblių ląstelėse ir ankštinių augalų daiguose, kurie neturi ureazės, juose buvo susikaupęs nemažas kiekis arginino ir arginino gintaro rūgšties. Šiuo atveju karbamidas nesuskilęs į amoniaką ir anglies dioksidą neįvyko. Remiantis šiais duomenimis, buvo suformuluota hipotezė apie ornitino ciklo reakcijų pasikeitimą esant didelei karbamido koncentracijai augalų ląstelėse, kuri gaunama iš išorės maitinant lapus, injekcijomis arba kai auginama terpėje, kurioje yra karbamido. Arginino ir arginino gintaro rūgšties sintezė pagal šią hipotezę gali būti atliekama pagal šią schemą:
CH 2 NH 2 CH 2 NH fumaras CH 2 NH COOH
| H 2 N | \ rūgštis | \ |
CH 2 \ CH 2 C \u003d NH CH 2 C \u003d N-CH
| + C=O ¾¾® | | ¾¾® | | |
CH 2 / ↓ CH 2 NH 2 CH 2 NH 2 CH 2
| H2NH2O | | |
CHNH 2 karbamidas CHNH 2 CHNH 2 COOH
ornitinas argininas argininosukcinas
Rūgštis
Dėl arginino gintaro rūgšties irimo gali toliau susidaryti citrulinas ir asparto rūgštis. Tuo pačiu metu citrulinas, virsdamas ornitinu, inicijuoja ornitino ciklo reakcijų, nukreiptų į karbamido surišimą ir arginino susidarymą, tęsimąsi, o asparto rūgštis yra pagrindinis šių reakcijų produktas. tada įtraukiamas į aminorūgščių, baltymų ir kitų azotinių medžiagų sintezę.
Karbamido asimiliacija dėl ornitino ciklo reakcijų pasikeitimo sunaudoja medžiagų apykaitos energiją, kuri susidaro dėl tokių procesų metu stebimo padidėjusio kvėpavimo.
Augalų karbamido įsisavinimo mechanizmų supratimas yra svarbus, nes jis plačiai naudojamas kaip azoto trąša, naudojama tiek augalų šaknims maitinti, tiek lapams tręšti.
Kviečių ir kukurūzų tręšimas ant lapų dažniausiai atliekamas purškiant augalus karbamido tirpalu orlaiviais arba, jei yra technologinis takelis, žemės agregatais formavimosi fazėse - pieniško grūdų brandos pradžioje. Ant lapų užteptas karbamidas greitai prasiskverbia į jų audinius ir yra įtrauktas į aminorūgštis ir baltymus, todėl 1-3% padidina saugojimo baltymų sankaupą grūduose.
Mūsų eksperimentuose naudojant 15 N ženklintą karbamidą, buvo įrodyta, kad azoto lapų šėrimo, atliekamo kviečių grūdų formavimosi pradžios fazėje, subrendusių grūdų azotas paprastai sudaro apie 10% bendro baltyminio azoto. grūdų. Iš to išplaukia, kad dėl vėlyvo lapijos šėrimo kviečių grūduose gali būti papildomai susintetinta iki 10% visos grūduose susikaupusių baltymų masės. Be to, šlapalas vėlyvojo lapų šėrimo metu turi fiziologiškai aktyvų poveikį augalams, padidindamas azoto medžiagų nutekėjimą iš lapų į bręstančius grūdus. Kviečių grūduose šeriant karbamidu, žymiai sumažėja a-amilazių ir kitų hidrolizinių fermentų aktyvumas, dėl to pagerėja grūdų technologinės savybės. Vėlyvosiose augalų vystymosi fazėse naudojant lapų viršutinį padažą su karbamidu, galima žymiai padidinti kviečių grūdų su dideliu glitimo kiekiu derlių.
10.5. Nitratinio azoto atgavimas augaluose.
Daugumoje dirvožemių, ypač dirbamuose, gana aktyvus vyksta nitrifikacijos procesas, kurio metu amonio forma azotas, susidarantis dirvožemyje irstant organinėms liekanoms, taip pat patręštas trąšų pavidalu, paverčiamas nitratais. . Todėl didžiąją dalį azoto, patenkančio į augalus maitinantis šaknimis, sudaro nitratai, kuriuos augalai labai lengvai pasisavina, įtraukdami į aminorūgščių sintezę. Dėl to, kad azotas yra amino rūgščių sudėtyje, nitratinis azotas augaluose, prieš įtraukiant jį į aminorūgščių sudėtį, naudojant specialias fermentų sistemas redukuojamas į amonio formą.
Nitratinio azoto redukavimas į amonią augalų, dumblių, grybų ir bakterijų ląstelėse vyksta dviem etapais. Pirmajame etape, veikiant fermentui nitratų reduktazė nitratai paverčiami nitritais, o paskui nitritais dalyvaujant fermentui nitrito reduktazė redukuojasi susidarant amonio formai azotui, kuris naudojamas aminorūgščių ir amidų sintezei. Schematiškai šie procesai gali būti pavaizduoti taip:
5 2ē +3 6ē –3
NO 3 ‾ ¾® NO 2 ‾ ¾® NH 4 +
Aukštesniųjų augalų, žaliųjų dumblių ir grybų nitratų reduktazės (1.6.6.1; 1.6.6.2; 1.6.6.3) yra metaloflavoproteinai, kurių molekulinė masė 200-330 tūkst., įskaitant dviejų tipų subvienetus: turinčius flavino grupes (FAD, FMN) ir turinčius molibdeno kofermentas. Elektronų donoras nitratiniam azotui redukuoti augaluose yra NAD×H, grybuose – NADP×H. Iš redukuotų piridino dinukleotidų elektronai ir protonai pereina į nitratų reduktazės flavinų grupę. Tada elektronai perkeliami į citochromą in 557
, kuris veikia kaip tarpinis elektronų nešiklis fermente nuo flavino iki molibdeno kofermento, o protonai išsiskiria ir gali sąveikauti su deguonies anijonais, kurie susidaro redukuojant nitratinį azotą.
Molibdeno kofermente yra molibdeno katijonų, kurie yra labiliai sujungti su aromatine grupe, kuri nekovalentiškai prisijungia prie baltyminės fermento dalies. Molibdeno katijonai, grįžtamai keičiantys oksidacijos laipsnį, gali priimti elektronus iš citochromo in 557 ir perkelti juos į nitratinį azotą, kuris jungiasi su aktyviąja fermento vieta. Dėl azoto redukcijos nitratas virsta nitritu, o išsiskyręs deguonies anijonas O 2- susijungia su protonais, sudarydamas vandens molekulę. Nitratų redukavimo į nitritus mechanizmą, veikiant nitratų reduktazei, galima pavaizduoti taip:
Iš viso nitratų redukcijos procesą augaluose, veikiant nitratų reduktazės fermentui, galima išreikšti šia lygtimi:
NO 3 ‾ + VIRŠ × H + H + ¾® NO 2 ‾ + VIRŠ + + H 2 O
Bakterijose nitratų reduktazes atstovauja santykinai mažos molekulinės masės baltymai (70-180 tūkst.), kuriuose nėra flavinų grupių. Jų elektronų donoras yra redukuotas ferredoksinas arba jo analogai. Bakterijų nitratų reduktazės yra glaudžiai susijusios su ląstelių membranomis, o aukštesniuose augaluose, žaliuosiuose dumbliuose ir grybuose šie fermentai yra lokalizuoti citoplazmoje.
Augaluose didžiausias nitratų reduktazės aktyvumas yra meristematiniuose audiniuose. Daugumoje augalų, kuriuose vyksta aktyvi fotosintezė ir pakankamai angliavandenių, kurie yra NAD×H susidarymo šaltiniai, nitratų redukcijos procesas beveik visiškai vyksta šaknyse. Tačiau trūkstant šviesos ir žemos temperatūros, dėl kurių susilpnėja angliavandenių sintezė, taip pat perteklinė mityba azotu, didelė dalis nitratų patenka į vegetatyvinę augalų dalį ir atsistato lapuose. Tuo pačiu metu žinomi augalai, kurių šaknyse nitratų reduktazės aktyvumas praktiškai neaptinkamas. Juose nitratinis azotas paverčiamas amoniu daugiausia lapuose. Tokiems augalams priskiriami burokėliai, medvilnė, marlė, vėgėlė ir kt.
Nitratų reduktazė yra tipiškas indukuojamas fermentas. Jo aktyvumas smarkiai padidėja, kai nitratai patenka į augalus dėl fermentų sintezės indukcijos. Sumažėjus nitratų koncentracijai augalų ląstelėse, sustoja fermento baltymo sintezė ir nitratų reduktazės aktyvumas vėl sumažėja iki pradinio lygio. Be nitratų, citokininas ir organiniai nitro junginiai gali būti nitratų reduktazės sintezės induktoriai, tai yra, galima šio fermento sintezės indukcija veikiant cheminiams reguliatoriams. Tuo pačiu metu amonio katijonai slopina nitratų reduktazės sintezę augaluose. Eksperimentai parodė, kad nitratų reduktazės sintezė, esant nitratams, sužadinama šviesoje, o tamsoje šio fermento skaidymas sustiprėja.
Nitratų reduktazės fermento aktyvumą daugiausia lemia oksiduojančių ir redukuojančių medžiagų buvimas fiziologinėje aplinkoje. Redukuojančiomis sąlygomis didžioji dalis aktyvaus fermento, kuris yra oksiduota forma, pereina į neaktyvią (sumažintą) būseną, dėl to sumažėja nitratų reduktazės aktyvumas augalų audiniuose. Toks reiškinys, pavyzdžiui, pastebimas, kai augalai perkeliami į tamsą. Tačiau augalus apšvietus, fermento fotoreaktyvacija vyksta labai greitai, tai yra, jis perkeliamas iš redukuotos į oksiduotą formą, ko pasekoje vėl suaktyvinamas nitratų redukcijos procesas.
Nitritų redukciją į azoto amonio formą katalizuoja nitrito reduktazės fermentai (1.6.6.4.; 1.7.99.3). Augaluose ir fotosintetiniuose dumbliuose šie fermentai yra palyginti mažos molekulinės masės baltymai (60-70 tūkst.), kuriuose yra geležies-sieros centras (4Fe4S) ir sirohem(geležies tetrahidroporfirinas). Redukuotas ferredoksinas yra elektronų donoras, todėl nitrito reduktazės šiuose organizmuose yra lokalizuotos chloroplastuose.
Feredoksinas perneša elektronus į nitrito reduktazės geležies-sieros centrą, o tai dar labiau sumažina sirohemą, galintį perkelti elektronus į nitritų azoto atomus, todėl prie jų prisijungia protonai ir susidaro azoto amonio forma. O išsiskyrę deguonies anijonai O 2-, reaguodami su H + katijonais, duoda vandens molekules. Elektronų perkėlimas iš redukuoto ferredoksino į nitritus, dalyvaujant nitrito reduktazėms, gali būti parodytas kaip ši schema:
Fd atkūrimas ¾® 4Fe4S ¾® sirohem ¾® NO 2 ‾
nitrito reduktazė
Bendra nitritų redukcijos proceso, veikiant nitrito reduktazei, lygtis gali būti parašyta taip:
NO 2 ‾ + 6Fd atkūrimas. + 8H + ¾® NH 4 + + 6 Fd oksidas. + 2H 2 O
Nitrito reduktazių katalizinis aktyvumas yra 5-20 kartų didesnis už nitratų reduktazės aktyvumą, todėl nitritai, kaip taisyklė, augaluose nesikaupia. Šaknyse nitrito reduktazės aktyvumas yra lokalizuotas proplastiduose, o redukuoti NADP × H dinukleotidai yra elektronų donorai nitritų mažinimui.
Nitrito reduktazės, kaip ir nitratų reduktazės, yra indukuojami fermentai. Jų sintezę skatina nitratai, o sintezę slopina amonio katijonai.
Skirtingai nuo fotosintetinių organizmų nitrito reduktazės, panašūs bakterijų ir grybų fermentai yra didesnės molekulinės masės formos, turinčios flavino kofermentų. Jų elektronų donorai yra redukuoti dinukleotidai NAD × H ir NADP × H.
Esamos augalų veislės labai skiriasi savo gebėjimu sumažinti nitratų kiekį, kuris daugiausia priklauso nuo nitratų reduktazės aktyvumo lygio, o nitrito reduktazės yra kataliziškai aktyvesni fermentai. Bendrą nitratų reduktazės aktyvumo lygį lemia, viena vertus, fermento baltymų sintezės intensyvumas ir, kita vertus, fermento katalizinis gebėjimas.
Siekiant sustiprinti nitratų reduktazės sintezę augalų audiniuose, atliekami molekuliniai genetiniai tyrimai, susiję su poveikiu reguliuojantiems genams, turintiems įtakos fermentų baltymų sintezės greičiui. Tuo pačiu metu ieškoma cheminių reguliatorių, kurie sustiprintų nitratų reduktazės fermento sintezės genetinės sistemos veikimą. Siekiant padidinti nitratų reduktazės katalizinį aktyvumą augalų audiniuose, molekuliniu lygmeniu kuriami metodai, kaip į augalo genomą įvesti genus iš bakterijų ląstelių, koduojančių aktyvesnes molekulines nitratų reduktazės formas. Be to, taikant baltymų inžinerijos metodus, bandoma optimizuoti fermento struktūrą, pakeičiant atskirus nukleotidus nitratų reduktazės struktūriniuose genuose, o tai iš anksto nulemia modifikuoto baltymo su padidintu kataliziniu aktyvumu sintezę.
Tokio darbo tikslas – padidinti nitratinio azoto panaudojimo azotinių medžiagų sintezei efektyvumą ir taip padidinti augalų produktyvumą. Antra svarbi užduotis – sumažinti nitratų kaupimąsi, nes jie gali būti pavojingi žmonėms ir gyvūnams. Nitratai labai lengvai nefermentiniu būdu redukuojami į nitritus, o pastarieji sąveikauja su hemoglobinu, paverčiant jį oksiduota forma - methemoglobinu, kuris negali atlikti deguonies transportavimo funkcijos, dėl ko deguonis tiekiamas. organizmui pablogėja. Be to, nitritai yra cheminiai nitrozaminų pirmtakai, turintys mutageninį ir kancerogeninį poveikį.
Žinomos augalų grupės, kurių natūraliai žemas nitratų reduktazės aktyvumas, dėl to kaupiasi didelės nitratų koncentracijos. Šioms rūšims priskiriami moliūgų šeimos augalai, špinatai, ridikėliai ir kt. Tačiau daugumoje augalų nitratų kiekio padidėjimas stebimas esant tam tikroms nepalankioms augimo sąlygoms, susijusioms su šviesos energijos trūkumu, žema temperatūra, fosforo trūkumu. , kalio, daugybės mikroelementų ir per didelės azoto trąšų dozės. Todėl kiekvienai augalinių produktų grupei nustatyta didžiausia leistina nitratų koncentracija.
Trūkstant šviesos, susilpnėja fotosintezės ir kvėpavimo procesai, dėl to mažėja redukuotų dinukleotidų ir redukuoto ferredoksino, kurie yra elektronų donorai nitratams redukuoti, susidarymo greitis, todėl lieka nemaža dalis nitratų. neredukuotas ir nenaudojamas augalų azotinių medžiagų sintezei. Panašus reiškinys stebimas ir esant žemai temperatūrai, kai sulėtėja biosintetiniai procesai, susiję su elektronų donorų regeneracija nitratus redukuojančiai sistemai, o nitratų aprūpinimas augalais tęsiasi, ko pasekoje didėja jų koncentracija augalų audiniuose.
Pastebimą poveikį augalų nitratus redukuojančios sistemos funkcionavimui suteikia jų aprūpinimas mikroelementais – molibdenu, geležimi, magniu, manganu, variu, kurie veikia kaip nitratų reduktazės, nitrito reduktazės ir kitų azoto apykaitos fermentų aktyvatoriai. Molibdeno, kuris yra molibdeno kofermento nitrato reduktazės dalis, vaidmuo yra ypač svarbus. Trūkstant molibdeno ir kitų mikroelementų, sulėtėja nitratų atsigavimo procesas, jie kaupiasi augaliniuose produktuose. Dar didesnis nitratų kaupimasis augaluose pastebimas, kai tręšiamos per didelės azoto trąšų dozės, taip pat kai augalų aprūpinimas fosforu ir kaliu yra mažas, kai susidaro mažas derlius, o tokiomis sąlygomis net ir vidutinės azoto dozės. trąšų gali būti per daug.
Taigi, norint, kad augaluose nesikauptų didelis nitratų kiekis, būtina teisingai išplėtoti augalų auginimo technologiją, užtikrinančią optimalų augalų mitybą makro ir mikroelementais. Auginant daržoves ir pašarinius augalus, ypač svarbu kontroliuoti azoto mitybos lygį.
10.6. Simbiotinio azoto fiksavimo biocheminiai procesai.
Yra žinomos augalų grupės, kurios dėl simbiozės su mikroorganizmų ląstelėmis savo azotinių medžiagų sintezei gali panaudoti molekulinį azotą, kurio dideliais kiekiais randama žemės atmosferoje. Šis procesas biologijoje vadinamas simbiotiniu azoto fiksavimu. Šiuose augaluose, specialiuose struktūriniuose dariniuose ant šaknų ar lapuose gyvybinę veiklą vykdo simbiontiniai mikroorganizmai: mazginės bakterijos, aktinomicetai, melsvadumbliai (mėlynadumbliai).
Dauguma augalų, galinčių simbiotiškai fiksuoti azotą, ant šaknų ar lapų suformuoja sustorėjusias ataugas, vadinamus mazgeliais, kuriuose yra simbiotinių mikroorganizmų modifikuotos ląstelės. Simbiotiniai mikroorganizmai, esantys mazgeliuose, minta augalų metabolitais, kurie susidaro iš į mazgelius patenkančių fotoasimiliatų, o jų gyvybinės veiklos produktus, susintetintus surišant atmosferos molekulinį azotą, augalai naudoja savo azotinių medžiagų neoformacijai.
Ant daugelio sumedėjusių ir krūminių augalų (alksnio, šaltalankio, vaškžolės ir kt.) šaknų auga aktinomicetų suformuoti mazgeliai. Eksperimentiškai nustatyta, kad alksnių plantacijos dėl simbiotinės azoto fiksacijos per vieną vegetacijos sezoną gali surišti iki 100 kg/ha atmosferinio azoto. Molekulinį azotą fiksuojančios cianobakterijos vystosi kaip simbiontai ant kai kurių Australijos cikadų šaknų. Kai kuriuose Rubiaceae ir Haloragaceae šeimų augaluose cianobakterijos formuoja mazgelius ant lapų. Pietų šalių ryžių laukuose veisiasi vandens papartis Azolla, kurio lapuose gyvybiškai svarbią veiklą atlieka simbiotinės azotą fiksuojančios melsvabakterijos. Dėl jo auginimo ryžių laukai yra praturtinti azotu.
Ankštinių augalų gumbeliuose gyvena Rhizobium genties bakterijos. Dalyvaujant ankštiniams augalams, per metus galima sutvarkyti nuo 50 iki 600 kg/ha molekulinio azoto, beveik visiškai patenkinant azoto mitybos poreikius. Be to, dėl šių augalų pasėlių likučių mineralizacijos dirvožemis labai praturtėja azotu, kurį gali pasisavinti vėlesni augalai. Ypač daug azoto gali susikaupti dėl liucernos (300-500 kg/ha), dobilų (200-300 kg/ha), lubinų (100-200 kg/ha) simbiotinės azoto fiksacijos.
Molekulinio azoto redukciją į amoniaką katalizuoja fermentų kompleksas azoto genazės(1.18.2.1), susidedantis iš dviejų baltymų. Vienas iš jų, didelės molekulinės masės, tiesiogiai sumažina azoto molekules. Tai tetrameras, susidedantis iš dviejų tipų subvienetų, kurie vienodai įtraukiami į tetramerinio baltymo sudėtį (a 2 b 2). Kiekvienoje tetramero molekulėje yra du Mo atomai, kurių kiekvienas sąveikauja su trimis 4Fe4S klasteriais, sudarydamas katalizinį centrą. Azoto molekulės prie jo prisijungia ir redukuojasi. Azoto baltymo komponentas, katalizuojantis molekulinio azoto redukciją, vadinamas Mo,Fe baltymu.
Nitrogenazėje taip pat yra mažos molekulinės masės baltymo, susidedančio iš dviejų identiškų polipeptidų subvienetų. Jis apima 4Fe4S klasterį kaip aktyvią grupę ir atlieka Mo,Fe baltymo redukavimo funkciją perkeldamas elektronus iš redukuoto ferredoksino. Dėl to, kad mažos molekulinės masės azoto komponente yra geležies-sieros grupė, jis vadinamas Fe,S baltymu. Reikėtų pažymėti, kad elektronų perkėlimas iš Fe, S baltymo į Mo, Fe baltymą yra susijęs su ATP hidrolize. Molekuliniais skaičiavimais nustatyta, kad azoto fermentų komplekse kiekvienai elektronų porai pernešti išleidžiama 4-5 ATP molekulės.
Ankštinių augalų gumbelių Fe,S baltymo molekulinė masė yra 65000, Mo,Fe baltymo apie 200000. Matyt, azoto redukcija vyksta trimis etapais. Pirma, azoto molekulė, priimdama du elektronus ir du protonus, virsta diimidu. Tada du elektronai ir du protonai pridedami prie diimido azoto atomų kaip fermento komplekso dalis, kad susidarytų hidrazinas. Paskutiniame etape, pridėjus du elektronus ir du protonus, hidrazinas redukuojamas į amoniakinę azoto formą, kuri išsiskiria iš fermentų komplekso ir toliau naudojama aminorūgščių sintezei.
Molibdeno atomai atlieka pagrindinį vaidmenį redukuojant azoto molekules aktyviajame azoto centre. Redukcijos reakcijų seka aktyvioje azoto vietoje gali būti pavaizduota tokia schema:
Mo®NºN¬Mo 2ē,2H⁺ 2ē,2H⁺ 2ē,2H⁺
¾® HN + = N + H ¾® H2N + – N + H2 ¾® Mo Mo + 2NH3
R R
azoto molekulės nuoseklūs redukcijos etapai
aktyviajame molekulinio azoto centre
azoto genazės
Azoto genazė, katalizuojanti simbiotinę azoto fiksaciją, yra lokalizuota mazginėse ląstelėse ant augalo šeimininko šaknų arba lapų.
Geriausiai ištirtas azoto fiksavimo procesas ankštinių augalų gumbeliuose. Rhizobium genties bakterijos prasiskverbia į ankštinio augalo šaknų žievės audinius ir juose inicijuoja intensyvų ląstelių dalijimąsi, dėl ko ant šaknų susidaro sustorėjimai mazgelių pavidalu. Mazgelių atsiradimas yra gana sudėtingos augalo ir mazginių bakterijų sąveikos genetiniu ir molekuliniu lygiu rezultatas.
Šios sąveikos iniciatoriai – ankštiniai augalai, kurie į šaknų rizosferą išskiria fenolinės prigimties medžiagas – specifinius flavonoidus. Bakterijų ląstelėse veikiant flavonoidams, pradedama vadinamųjų Nod faktorių, kurie yra 3-6 N-acetilgliukozamino liekanų oligosacharidai, sujungti per azoto atomą su nesočiųjų riebalų rūgščių radikalu (specifiniu kiekvienai augalų rūšiai) sintezė. . Savo ruožtu, bakteriniai Nod faktoriai veikia ankštinio augalo šaknų plaukų ląsteles, sukeldami ląstelės sienelės deformaciją ir plazmalemą.
Dėl augalų ir bakterijų ląstelių membraninių struktūrų sąveikos susidaro ypatinga struktūra - infekcinis siūlas, kuris prasiskverbia į šaknies žievės žievės ląsteles ir inicijuoja jose membranų, atskiriančių bakterines ląsteles nuo citoplazmos, susidarymą. augalų ląstelės, kurios sudaro mazginius audinius.
Bakterijų ląstelės mazgeliuose didėja ir virsta specialiomis struktūromis, skirtomis azoto fiksavimui - bakterioidai. Bakteroiduose sintetinamos azoto fermentų sistemos, ATP sintezės elektronų pernešimo grandinė, fermentai, katalizuojantys Krebso ciklo reakcijas, taip pat pernešantys augalinius metabolitus į bakteroidą bei pašalinantys molekulinius azoto redukcijos produktus iš bakterioido į augalo ląstelę. Bendra bakterioidinių fermentų sistemų veikimo ankštinių augalų mazgeliuose schema parodyta paveikslėlyje.
Bakteroiduose pagrindinis elektronų ir energijos šaltinis molekuliniam azotui redukuoti yra Krebso ciklo reakcijos, kurių substratai daugiausia yra dikarboksirūgštys (gintaro ir obuolių), kurios į bakteroidą patenka iš augalo ląstelės citoplazmos. Šie substratai, maitinantys bakterioidą, susidaro mazgelių ląstelėse iš augalų fotoasimiliatų pagal mums žinomus mechanizmus pagal šią schemą:
Be to, fosfoenolpiruvo rūgštis veikiant fosfo-enolpiruvato karboksilazė virsta oksaloacto rūgštimi, kuri, dalyvaujant malato dehidrogenazė tada sumažinama iki obuolių rūgšties:
CH 2 CH 2 -COOH CH 2 -COOH
CO(P) + CO 2 + H 2 O ¾® CO-COOH ¾¾¾® CHOH-COOH
| ↓ oksalo rūgštis- NAD×H + H + obuolių rūgštis
COOH H 3 PO 4 rūgštis ↘
fosfenolis-NAD+
piruvo rūgštis
Bakteroidą supančioje membranoje taip pat yra fermentų, kurie katalizuoja obuolių rūgšties pavertimą gintaro rūgštimi.
Bakteroidu vykstančio Krebso ciklo reakcijų metu susintetinami redukuoti dinukleotidai NAD×H ir FAD×H 2, kurie tarnauja kaip elektronų donorai oksidacinio fosforilinimo sistemos elektronų transportavimo grandinei, kuri pagal tą patį mechanizmą užtikrina ATP sintezę. kaip ir mitochondrijose. Tuo pačiu metu elektronai pašalinami iš oksidacinės fosforilinimo sistemos elektronų pernešimo grandinės per ferredoksiną į azotogenazės Fe,S baltymus, kurie, kartu su ATP hidrolize, perkelia juos į aktyvias Mo,Fe baltymų grupes. .
Dalis augalų metabolitų, patenkančių į bakterioidus, virsta b-hidroksisviesto rūgšties poliesteriu, kuris yra rezervinė medžiaga bakterijų ląstelėse ir mazgeliuose bakterioiduose. Poli-b-hidroksisviesto rūgštis nusodinama specialiose granulėse ir jos kiekis skiriasi priklausomai nuo azoto fiksavimo proceso. Didėjant azoto fiksacijai, b-hidroksisviesto rūgšties poliesterio kiekis mazgeliuose mažėja, o susilpnėjus šiam procesui, jis kaupiasi.
Dėl to, kad azoto genazę inaktyvuoja deguonis, bakterioidinę ląstelę nuo jos prasiskverbimo apsaugo išorinė membrana. Tačiau oksidacinio fosforilinimo sistemoje galutinis elektronų akceptorius yra deguonis, kuris surištoje būsenoje specialiu baltymu patenka į bakterioidą. legoglobino. Legoglobinai – 15-16 tūkst. molekulinės masės hemoproteinai, kuriuos sintetina augalo šeimininko ląstelės. Kaip ir hemoglobinas žmonių ir gyvūnų kraujyje, legoglobinas turi aktyvią grupę protohemos pavidalu, su kuria jungiasi molekulinis deguonis, sudarydamas oksilegoglobiną. Šioje formoje deguonis pernešamas per bakterioidinę membraną ir perkeliamas į bakterioidinės elektronų transportavimo grandinės galinės oksidazės aktyvųjį centrą, kur deguonis priima elektronus.
Be azoto molekulių, azoto fermentų kompleksas taip pat tuo pačiu metu redukuoja vandenilio katijonus į molekulinį vandenilį pagal reakciją: 2H + + 2ē ¾® H 2 . Todėl kartu su amoniaku azoto genazės veikimo produktas yra ir molekulinis vandenilis, kurį oksiduojant kai kuriose mazginių bakterijų padermėse susidaro papildoma ATP sintezė, būtina azoto fiksavimui. Vandenilio oksidaciją katalizuoja fermentas hidrogenazė. Eksperimentai parodė, kad gumbelinių bakterijų padermės, galinčios sintetinti hidrogenazę, intensyviau fiksuoja molekulinį azotą, todėl padidėja ankštinių augalų, užkrėstų šio tipo gumbelių bakterijomis, produktyvumas.
Bakteroidui maitinti Krebso ciklo substratais naudojamas ne tik fotosintezės metu fiksuotas CO2, bet ir anglies dioksidas, kuris iš dirvožemio patenka į mazgus arba išskiriamas kaip kvėpavimo produktas mazgelių ląstelėse. Nefotosintezinę CO 2 fiksaciją gumbinėse augalų ląstelėse katalizuoja fermentas fosfopiruvato karboksilazė, susidarant oksaloacto rūgštimi. Tada oksaloacto rūgštis pagal mums jau žinomus mechanizmus virsta obuolių ir gintaro rūgštimis. Dėl heterotrofinės CO 2 fiksacijos iki 25% anglies, esančios Krebso ciklo substratų sudėtyje, patenka į bakterioidus.
Molekulinio azoto redukcijos produktas, esantis bakterioiduose, amoniakas, amonio arba alanino katijonų pavidalu pernešamas iš bakterioido į gumbinių augalų ląstelių citoplazmą, kurį iš augalinės kilmės piruvo rūgšties, patenkančios į bakterioidus, sintetina bakterioidas alanino dehidrogenazė. Augalų mazginių ląstelių citoplazmoje lokalizuotas fermentas glutamino sintazė, katalizuojanti glutamino sintezę, o plastiduose – glutamato sintazė, kuriai dalyvaujant sintetinamos glutamo rūgšties molekulės. Veikiant šiems fermentams, o taip pat ir mazgeliuose esančioms aminotransferazėms, sintezuojamos azotinių medžiagų transportinės formos – glutaminas ir asparaginas, kurios vėliau per augalo transportavimo sistemą perduodamos į kitus organus. Kai kuriuose ankštiniuose augaluose (sojos pupelėse, pupelėse, karvių žirniuose) azoto transportavimo formos yra alantoinas ir alantoinė rūgštis, kurie yra nukleotidų mainų produktai (žr. psl. ...). Taigi ankštiniai augalai su aktyviais mazgeliais dėl simbiotinės azoto fiksacijos beveik visiškai patenkina savo poreikius sumažintomis azoto formomis. Bendra bakterioiduose vykstančių biocheminių procesų schema parodyta 40 pav.
Azoto fiksacijos efektyvumas ankštinių augalų mazgeliuose glaudžiai susijęs su fotosintezės intensyvumu. Fotoasimiliacijos procesus įtakojantys veiksniai turi atitinkamą įtaką augalų molekulinio azoto pasisavinimo greičiui. Simbiotinė azoto fiksacija ankštiniuose augaluose ypač pastebimai sumažėja, kai jie nepakankamai šeriami molibdenu ir kobaltu. Kaip jau žinome, molibdenas yra azoto baltymo Mo,Fe aktyvios grupės dalis, o kobaltas aktyvuoja mazgeliuose esančius fermentus, kurių kofermentai turi kofermentines vitamino B 12 formas.
Melsvadumblių simbiozės formos skiriasi priklausomai nuo augalo šeimininko. Taigi, pavyzdžiui, Nostoc genties cianobakterijos, simbiozėje su vandens paparčiu Azolla, prasiskverbia į lapų ertmes, padidėja ir pasidengia tankiu apvalkalu, virsdamos azotą fiksuoti galinčiomis struktūromis - heterocistomis. Sumažintas azotas amonio pavidalu pernešamas į aplinkines lapų ląstelių heterocistas ir įtraukiamas į augalo azotinių medžiagų apykaitą.
Tos pačios rūšies cianobakterijos taip pat gali simbiozuoti su žydinčiais Gunnera genties augalais. Jie per specialias liaukas, esančias lapų lapkočių apačioje, prasiskverbia į vidinę lapų ertmę ir užkrečia augalų ląsteles. Augalų ląstelėse cianobakterijos virsta heterocistomis, galinčiomis fiksuoti atmosferos molekulinį azotą, paverčiant jį amonio pavidalu, kuris pernešamas į užkrėstų augalų ląstelių citoplazmą ir įtraukiamas į aminorūgštis bei amidus, taip aprūpinant augalą sumažintomis azoto formomis.
Be simbiotinių azoto fiksatorių, atmosferos molekulinį azotą taip pat pasisavina kai kurie laisvai gyvenantys mikroorganizmai. Tai Azotobacter ir Beiyerinckia genčių aerobinės bakterijos, Clostridium genties anaerobinės bakterijos, tam tikros melsvabakterių rūšys ir fotosintetinės bakterijos. Jų indėlis į dirvožemio sodrinimą biologiškai surištu azotu yra mažesnis, palyginti su simbiotiniais mikroorganizmais, palankiomis sąlygomis jų metinis azoto fiksavimas gali siekti 30–40 kg/ha.
Anaerobiniuose azoto fiksatoriuose fermentacijos procesai yra energijos ir elektronų šaltinis molekuliniam azotui atkurti, aerobinėse formose - aerobinio kvėpavimo procesas, fotosintezės bakterijose - fotosintezės produktai. Visi jie gali sintetinti azoto fermentų kompleksą, kuris katalizuoja azoto molekulių redukciją į amoniako formą jų ląstelėse. Azotogenazės elektronų donoras yra bakterinis ferredoksinas ir jo molekuliniai analogai. Kai kurių rūšių nesimbiotiniai azoto fiksatoriai (Azotobacter, Beiyerinckia, Azospirillium, Flavobacterium) gyvena augalų šaknų paviršiuje, nes jų šaknų išskyros naudojamos kaip energetiniai produktai. Didelį indėlį į ryžių laukų praturtinimą azotu dėl azoto fiksavimo įneša cianobakterijos iš Tolypothrix genties.
Kartu su azoto fiksavimo proceso biocheminiais mechanizmais laisvai gyvenančiuose ir simbiotiniuose mikroorganizmuose, atliekami ir molekuliniai genetiniai tyrimai, susiję su nukreiptu poveikiu azotą fiksuojančių fermentų sintezės reguliavimo sistemai. Tokio darbo tikslas – padidinti azoto ir kitų fermentų, dalyvaujančių redukuojant ir surišant molekulinį azotą, sintezę ir taip padidinti biologinio atmosferinio azoto fiksavimo bei jo panaudojimo žemės ūkio augalams efektyvumą. Be to, kuriami molekuliniai metodai, skirti azoto fiksavimo genams iš mikrobų ląstelių perkelti į augalų genotipus. Tai ypač pasakytina apie javinius augalus, kurie užima didelę dalį tarp auginamų kultūrų. Įvairiose laboratorijose genų inžinerijos metodais bandoma sukurti tokius javų augalų genotipus, kurie, kaip ir ankštiniai augalai, gebėtų pasisavinti žemės atmosferoje esantį molekulinį azotą.
Peržiūros klausimai:
1. Koks yra kvėpavimo reakcijose susidarančių keto rūgščių redukcinio amininimo mechanizmas? 2. Kokias reakcijas katalizuoja fermentai glutamato sintazė ir aspartato amoniako liazė? 3. Kokia yra transamininimo reakcijų reikšmė aminorūgščių sintezėje ir transformacijoje? 4. Kokie produktai susidaro ornitino ciklo reakcijose? 5. Kokiu būdu vyksta aminorūgščių skilimas ir jų skilimo produktų transformacija? 6. Kokių biocheminių reakcijų metu augalų audiniuose jungiasi amoniako perteklius? 7. Kokie yra augalų karbamido azoto pasisavinimo mechanizmai per lapus? 8. Kaip augaluose atkuriama nitratinė azoto forma? 9. Kokiomis sąlygomis augalų audiniuose kaupiasi nitratai? 10. Kaip vyksta aminorūgščių sintezė simbiotinės azoto fiksacijos metu? 11. Kokie biocheminiai procesai vyksta ankštinių augalų mazgelių bakterioiduose?
Testinės užduotys paskaitai.
Testai Nr.193-252.
8 paskaita. Nukleino rūgštys, baltymų sintezė ir skaidymas.
Anotacija. Atsižvelgiama į nukleorūgščių sudėtį, struktūrą ir genetinį vaidmenį. Nubrėžiami genetinės informacijos perdavimo principai DNR replikacijos, transkripcijos ir vertimo procesų metu. Tiriami baltymų ir nukleotidų sintezės ir skilimo mechanizmai bei šiuos procesus katalizuojantys fermentai.
Raktiniai žodžiai: dezoksiribonukleorūgštis (DNR), ribonukleorūgštys (RNR), ribosomų RNR, pasiuntinio RNR, pernešimo RNR, Chargaff taisyklės, DNR komplementari struktūra, DNR dviguba spiralė, nukleozomos, genetinis kodas, kodonai, DNR replikacija, DNR polimerazės, RNR polimerazės, DNR primazės , DNR ligazės, replikacijos šakutė, promotoriai, transkripcija, terminatoriai, transkripcijos slopintuvai, intronai, egzonai, apdorojimas, sujungimas, transliacija, iniciatorius, terminacijos kodonai, poliribosomos, ribonukleotidų reduktazės, ribonukleazės, dezoksiribonukleazės, ksasantai, urasino proteino oksidai , peptidazės.
Svarstomi klausimai:
Nukleino rūgščių sandara ir funkcijos.
Genetinis kodas.
DNR sintezė.
RNR sintezė.
Baltymų ir nukleotidų sintezė.
Nukleino rūgščių, nukleotidų ir baltymų skilimo procesai.
10.7. Nukleino rūgščių sandara ir funkcijos.
Nukleorūgštys yra biologiniai polimerai, kurių molekulės sudarytos iš nukleotidų. Šias medžiagas 1869 metais atrado F. Miescheris, išskyręs jas iš leukocitų ląstelių branduolių ir todėl pavadinęs nukleinais (gr. nucleus – branduolys). Kadangi jie turi rūgščių savybių, naujai atrasti cheminiai junginiai vėliau buvo vadinami nukleino rūgštimis. Ilgą laiką nukleino rūgštims buvo priskiriamas antraeilis vaidmuo organizmų gyvenime. Ir tik 1940-1950 m. įrodyta, kad šie cheminiai junginiai yra atsakingi už visų gyvų organizmų genetinių savybių paveldimumą ir įgyvendinimą.
Priklausomai nuo jas sudarančių nukleotidų molekulių sudėties ir struktūros, išskiriamos dviejų tipų nukleino rūgštys: dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) ir ribonukleorūgštis (RNR). DNR molekulės susidaro iš daugiausia keturių tipų dezoksiribonukleotidų – deoksiadenilo rūgšties (dAMP), deoksiguanilo rūgšties (dGMP), deoksicitidilo rūgšties (dCMP) ir deoksitimidilo rūgšties (dTMP). RNR molekulės sintetinamos iš ribonukleotidų – adenilo rūgšties (AMP), guanilo rūgšties (GMP), citidilo rūgšties (CMP) ir uridilo rūgšties (UMP). Be šių nukleotidų, nukleorūgštyse taip pat yra nedidelis kiekis kai kurių kitų nukleotidų (žr. psl. ...).
Dėkoju
Svetainėje pateikiama informacinė informacija tik informaciniais tikslais. Ligų diagnostika ir gydymas turi būti atliekami prižiūrint specialistui. Visi vaistai turi kontraindikacijų. Reikalinga specialisto konsultacija!
Kas yra karbamidas?
Karbamidas yra cheminis junginys, kuris atsiranda organizme skaidant baltymus. Šios transformacijos vyksta keliais etapais, o karbamidas yra galutinis produktas. Paprastai jis susidaro kepenyse, iš ten patenka į kraują ir išsiskiria su inkstais per filtravimo procesą. Karbamidas pats savaime nėra labai svarbus organizmui. Jis neatlieka jokių funkcijų nei kraujyje, nei vidaus organuose. Šis junginys būtinas saugiam azoto pašalinimui iš organizmo.
Paprastai didžiausia karbamido koncentracija stebima kraujyje ir šlapime. Čia jis nustatomas laboratoriniais metodais dėl medicininių priežasčių arba profilaktinio patikrinimo metu.
Diagnostikos požiūriu karbamidas yra svarbus rodiklis, galintis rodyti daugybę organizmo sutrikimų. Karbamido kiekis netiesiogiai rodo inkstų ir kepenų darbą. Kartu su kitais kraujo ir šlapimo tyrimais tai suteikia itin vertingos diagnostinės informacijos. Daugelis gydymo protokolų ir priimtų standartų yra pagrįsti karbamido tyrimo rezultatais.
Kaip vyksta biosintezė? išsilavinimas) ir hidrolizė ( irimas) karbamidas organizme?
Karbamido susidarymas organizme vyksta keliais etapais. Dauguma jų ( įskaitant pačios karbamido sintezę) vyksta kepenyse. Karbamido skilimas organizme paprastai nevyksta arba vyksta nedideliais kiekiais ir neturi diagnostinės vertės.Karbamido susidarymo iš baltymų procesas vyksta šiais etapais:
- Baltymai skyla į paprastesnes medžiagas – aminorūgštis, turinčias azoto.
- Dėl aminorūgščių skilimo susidaro toksiški azoto junginiai, kurie turi būti pašalinti iš organizmo. Dauguma šių medžiagų išsiskiria su šlapimu. Didžioji dalis azoto patenka į karbamido susidarymą, kiek mažiau - į kreatinino susidarymą, o nedidelė dalis - į druskų susidarymą, kurios taip pat išsiskiria su šlapimu.
- Kepenyse karbamidas susidaro dėl biocheminių transformacijų ( ornitino ciklas). Iš čia jis patenka į kraują ir kurį laiką cirkuliuoja organizme.
- Kai kraujas praeina per inkstus, kenksmingos medžiagos sulaikomos ir koncentruojamos per filtravimo procesą. Tokios filtravimo rezultatas – antrinis šlapimas, kuris išsiskiria iš organizmo šlapinimosi metu.
Kuo karbamidas skiriasi nuo šlapimo rūgšties?
Karbamidas ir šlapimo rūgštis yra dvi skirtingos medžiagos, randamos žmogaus organizme. Karbamidas yra baltymų, aminorūgščių ir daugelio kitų junginių skilimo produktas. Paprastai jis cirkuliuoja kraujyje maža dalis) ir išsiskiria su šlapimu. Šlapimo rūgštis susidaro skaidant purino bazes. Šis procesas daugiausia vyksta smegenyse, kepenyse ir kraujyje. Juo siekiama neutralizuoti amoniaką ( toksiškas azoto junginys). Šlapimo rūgštis iš organizmo gali pasišalinti nedideliais kiekiais su prakaitu ir šlapimu.Jei karbamido kaupimasis organizme savaime nekelia rimto pavojaus ( tai tik rodo įvairias ligas), tada šlapimo rūgštis gali kauptis įvairiuose audiniuose druskų pavidalu. Rimčiausia patologija, susijusi su šlapimo rūgšties apykaitos sutrikimais, yra podagra.
Ką rodo karbamido kiekis kraujyje ir šlapime?
Paprastai karbamido koncentracijai kraujyje ir šlapime įtakos turi kepenų ir inkstų darbas. Taigi, analizuojant jo koncentracijos nukrypimus nuo normos galima diagnozuoti įvairias šių organų patologijas. Norint gauti išsamesnės informacijos, taip pat atsižvelgiama į kitų medžiagų biocheminių tyrimų rezultatus.Apskritai karbamido lygio nukrypimai gali būti interpretuojami taip:
- Karbamido kiekio kraujyje sumažėjimas.Šis nukrypimas gali atsirasti badaujant ir valgant mažai baltymų. Jei nėra matomų priežasčių, reikėtų įtarti įvairias kepenų patologijas. Tai yra, organizme baltymai suskaidomi įprastu būdu, tačiau dėl kokių nors priežasčių kepenys neneutralizuoja amoniako, paversdamos jį karbamidu.
- Karbamido kiekio kraujyje padidėjimas. Nedidelis padidėjimas kartu su padidėjusiu karbamido kiekiu šlapime gali būti laikomas normos variantu. Organizme pagreitėja baltymų skilimas ir dėl to susidaro daugiau šlapalo. Jei koncentracija padidėja kelis kartus, tai dažniausiai rodo rimtą inkstų ligą. Kraujas prastai filtruojamas, o nemaža dalis karbamido lieka organizme.
- Sumažėjęs karbamido kiekis šlapime. Paprastai per dieną inkstai išskiria gana stabilų kiekį karbamido. Jei karbamido kiekis kraujyje yra padidėjęs, o šlapime mažesnis, tai rodo, kad inkstai blogai atlieka savo funkcijas. Kraujas prasčiau filtruojamas, organizme gali likti toksinių medžiagų. Šis nukrypimas dažniausiai nustatomas sergant įvairiomis inkstų ligomis, tačiau jis taip pat gali rodyti kai kuriuos medžiagų apykaitos sutrikimus ar kai kurias sistemines patologijas ( pavyzdžiui, daugelis autoimuninių ligų gali pažeisti inkstų filtravimo aparatą).
- Karbamido kiekio padidėjimas šlapime.Šis nukrypimas beveik visada yra susijęs su padidėjusiu karbamido kiekiu kraujyje. Sustiprintas baltymų skaidymas dėl įvairių priežasčių) pagreitina karbamido susidarymą. Sveiki inkstai paprastai susidoroja su šia problema ir pradeda greičiau išskirti šią medžiagą su šlapimu.
Kokie organai turi įtakos karbamido susidarymui? kepenys, inkstai ir kt.)?
Karbamidas, kaip ir daugelis kitų žmogaus organizme esančių cheminių medžiagų, susidaro kepenyse. Būtent šis organas sujungia daugybę funkcijų, įskaitant kai kurių medžiagų apykaitos produktų neutralizavimą. Esant normaliai kepenų veiklai, toksiški azoto junginiai virsta karbamidu ir patenka į kraują.Antrasis organas, turintis įtakos karbamido kiekiui, yra inkstai. Tai savotiškas kūno filtravimo aparatas, kuris išvalo kraują nuo nereikalingų ir kenksmingų medžiagų. Esant normaliai inkstų funkcijai, didžioji dalis karbamido pašalinama iš organizmo su šlapimu.
Kiti organai gali netiesiogiai paveikti karbamido susidarymo ir išskyrimo iš organizmo greitį. Pavyzdžiui, skydliaukė gamina per daug hormonų ( hipertiroidizmas), skatina baltymų skilimą, todėl kepenys turi greitai paversti jų skilimo produktus į karbamidą. Tačiau šios medžiagos kiekį kraujyje tiesiogiai veikia kepenys ir inkstai.
Koks yra karbamido vaidmuo ir funkcija žmogaus organizme?
Karbamidas žmogaus organizme neatlieka jokių funkcijų. Tai pagalbinė medžiaga, baltymų ir aminorūgščių skilimo produktas, kuris lengvai pasišalina iš organizmo. Tai savotiška nebereikalingų medžiagų transportavimo forma. Be to, karbamido susidarymas kepenyse išsaugo organizmą nuo toksinių medžiagų kaupimosi ( amoniakas ir kt.). Taigi pagrindinis karbamido vaidmuo organizme yra azoto apykaitos produktų pašalinimas.Kaip karbamidas ir kiti medžiagų apykaitos produktai išsiskiria iš organizmo?
Karbamidas yra pagrindinis azoto apykaitos produktas ( baltymai, amino rūgštys ir kt.). Paprastai jis pašalinamas iš organizmo keliais etapais. Kepenyse susintetintas karbamidas kurį laiką cirkuliuoja kraujyje, o vėliau patenka į inkstus. Čia jis praeina per filtravimo membraną ir išlieka pirminio šlapimo sudėtyje. Nemažai organizmui naudingų medžiagų ir didžioji dalis vandens vėliau pasisavinami reabsorbcijos procese ( inkstų kanalėliuose). Nedidelė karbamido dalis taip pat gali grįžti į kraują. Tačiau didžioji jo dalis patenka į inkstų dubenį kaip antrinio šlapimo dalis.Su šlapimu šlapalas per šlapimtakius patenka į šlapimo pūslę, iš kurios šlapinimosi metu išsiskiria iš organizmo. Kiekviename karbamido išsiskyrimo etape gali atsirasti įvairių pažeidimų, dėl kurių ši medžiaga susilaikys organizme.
Yra šie azotemijos tipai ( karbamido ir kitų azoto junginių sulaikymas):
- Antinksčiai.Šį tipą sukelia per didelis karbamido ir kitų azoto apykaitos produktų susidarymas. Tuo pačiu metu inkstai funkcionuoja normaliai, tačiau jie nespėja per trumpą laiką pašalinti visų šių medžiagų iš organizmo.
- Inkstų.Šiuo atveju karbamidas vėluoja dėl to, kad inkstai nebefiltruoja kraujo normaliai. Esant tokio tipo azotemijai, karbamido kiekis gali pasiekti didžiausias reikšmes ( 100 mmol/l ir daugiau).
- Subrenalinis.Šio tipo azotemija yra reta ir yra susijusi su antrinio šlapimo išsiskyrimo sunkumais. Tai yra, karbamidas jau buvo išfiltruotas iš kraujo inkstuose, tačiau dėl mechaninių kliūčių inkstų dubenyje, šlapimtakyje ar apatinėje Urogenitalinėje sistemoje šlapimas nepasišalina normaliai. Kai kurios iš jo esančių medžiagų vėluojant vėl absorbuojamos į kraują.
Aukšto ir mažo karbamido kiekio priežastys
Karbamido koncentracija kraujyje gali padidėti arba sumažėti įvairiais būdais. Šiuo atveju veikia įvairūs mechanizmai, už kuriuos atsakingi skirtingi organai ir sistemos. Karbamido analizė apima šių organų darbo įvertinimą. Kartais sunku atpažinti padidėjusio karbamido kiekio priežastį ir mechanizmą. Tam gydytojai dažniausiai skiria papildomus diagnostinius tyrimus.
Šie mechanizmai ir veiksniai gali turėti įtakos karbamido kiekio padidėjimui kraujyje:
- Baltymų koncentracija kraujyje ( padidėjęs karbamido susidarymas). Baltymų kiekis kraujyje taip pat iš dalies turi įtakos jų skilimo greičiui. Kuo daugiau baltymų skyla, tuo daugiau karbamido susidaro kepenyse ir tuo daugiau jo patenka į kraują. Pavyzdžiui, po operacijų, traumų ar nudegimų daug ląstelių miršta, o į kraują patenka daug skilimo produktų ( įskaitant baltymus).
- Dieta. Nemažai baltymų į organizmą patenka su maistu. Kuo baltymingesnė dieta, tuo daugiau baltymų bus kraujyje. Tačiau šis mechanizmas neturi tiek įtakos karbamido koncentracijai kraujyje ar šlapime.
- Cirkuliuojančio kraujo tūris. Dėl fiziologinių ar patologinių procesų gali pakisti kraujo tūris žmogaus organizme. Pavyzdžiui, masinis kraujavimas, viduriavimas ar užsitęsęs karščiavimas mažina kraujo tūrį, o daugkartinės IV, padidėjęs skysčių suvartojimas ar tam tikros ligos jį padidina. Cirkuliuojančio kraujo tūrio pokytis turi įtakos karbamido koncentracijai kraujyje arba šlapime dėl jo praskiedimo, bet jo kiekiui ( kaip ir medžiagos) nesikeičia.
- Kepenų būklė. Karbamidas susidaro kepenyse iš baltymų skilimo produktų ( azoto junginiai) normaliai veikiant šiam organui. Įvairios kepenų ligos lemia tai, kad jos ląstelės blogiau atlieka savo funkcijas. Dėl to gali sumažėti karbamido susidarymas, o kraujyje kaupsis kitos toksinės medžiagos.
- inkstų būklė ( karbamido pašalinimas iš organizmo). Karbamidas, kuris susidaro kepenyse, kurį laiką cirkuliuoja kraujyje, o po to išsiskiria per inkstus su šlapimu. Sergant kai kuriomis inkstų ligomis, filtravimo procesas gali būti lėtesnis, o karbamido kiekis kraujyje padidės, net jei jis susidaro normaliu greičiu ir normaliais kiekiais.
- Kiti veiksniai. Daug įvairių fermentų, ląstelių ir jų receptorių yra atsakingi už baltymų apykaitą, karbamido susidarymą ir jo išskyrimą iš organizmo. Yra daug įvairių ligų dažniausiai retai), kurie veikia tam tikras baltymų apykaitos grandinės grandis. Kai kurios iš šių ligų yra genetinės ir sunkiai gydomos.
Kodėl vaikui padaugėja karbamido?
Vaiko karbamido kiekio padidėjimas gali būti susijęs su įvairiomis patologijomis. Sunkios vaikų inkstų ligos yra gana retos. Dažniausia priežastis – įvairios vaikystės ir suaugusiųjų infekcinės ligos ( žarnyno, kvėpavimo ir kt.). Daugeliu atvejų juos lydi karščiavimas, kuris turi įtakos karbamido koncentracijai kraujyje.Be infekcinių ligų, galimos šios priežastys, dėl kurių padidėja karbamido kiekis kraujyje:
- apsinuodijimas maistu su gausiu vėmimu ar viduriavimu;
- sužalojimas ( ypač nudegimai);
- ilgalaikis badavimas;
- diabetas ( vaikų, dažniausiai įgimtų);
- daugybė endokrininių liaukų ligų ( endokrininės patologijos).
Paprastai neįmanoma savarankiškai nustatyti vaikų karbamido padidėjimo priežasties. Analizės rezultatus turėtų interpretuoti pediatras, kuris įvertins bendrą vaiko būklę ir atsižvelgs į kitų laboratorinių tyrimų rezultatus.
Sumažėjęs šlapalo kiekis vaikams dažniausiai nustatomas sergant hepatitu ( kepenų audinio uždegimas) įvairios kilmės.
Kodėl nėštumo metu padidėja arba sumažėja šlapalo kiekis?
Paprastai nėštumo metu karbamido kiekis kraujyje sumažėja. Taip yra dėl to, kad moters organizmas intensyviai sintetina naujus baltymus, reikalingus augančiam organizmui. Sulėtėja baltymų skilimas, susidaro mažiau šlapalo. Esant normaliai inkstų veiklai, jis greitai išsiskiria iš organizmo su šlapimu ir neužsilaiko kraujyje.Karbamido kiekio padidėjimas nėštumo metu dažniausiai rodo bet kokių patologinių procesų vystymąsi. Pavyzdžiui, sergant nėštumo nefropatija, pablogėja inkstų filtracija, o kraujyje pradeda kauptis karbamidas ( kol jis bus sumažėjęs šlapime). Be to, nėštumas gali išprovokuoti įvairių lėtinių patologijų paūmėjimą, galimi medžiagų apykaitos sutrikimai ar hormoniniai sutrikimai, kurie dažnai turi įtakos inkstų veiklai. Jei nėštumo metu biocheminė analizė parodė padidėjusią karbamido koncentraciją kraujyje, būtina specialisto konsultacija ir papildomi tyrimai.
Ar vandens ir kitų skysčių vartojimas turi įtakos karbamido koncentracijai?
Per didelis arba nepakankamas skysčių vartojimas turi tam tikros įtakos beveik visų laboratorinių tyrimų rezultatams. Faktas yra tas, kad padidėjęs vandens gėrimas vienaip ar kitaip padidina cirkuliuojančio kraujo kiekį. Taigi medžiagų koncentracija bus sumažinta. Analizei imamas standartinis kraujo tūris, tačiau didelę jo dalį sudarys vanduo. Suvartojus didelį kiekį skysčio, šiek tiek sumažės karbamido koncentracija, o dėl dehidratacijos padidės. Šie nukrypimai neturės įtakos sveikatos būklei, nes karbamido kiekis abiem atvejais yra vienodas. Jis suyra ir išeina įprastai. Keičiasi tik kraujo tūris, kuriame jis ištirpęs.Ar dieta turi įtakos plazmos, serumo, kraujo ir šlapimo karbamido kiekiui?
Mityba ir vartojamas maistas gali iš dalies paveikti karbamido koncentraciją kraujyje ir šlapime. Dieta, kurioje yra daug baltymų, sukelia šių baltymų skilimą. Kita vertus, karbamidas yra šio skilimo produktas ir jo susidaro daugiau. Vegetariška dieta su sumažintu baltymų suvartojimu sumažina karbamido kiekį. Tačiau mityba dažniausiai lemia nedidelius nukrypimus nuo normos. Pavyzdžiui, jei žmogus prieš duodamas kraujo analizei keletą dienų valgo daug mėsos, karbamido koncentracija bus ties viršutine normos riba arba šiek tiek padidės. Reikšmingi nukrypimai ( viršija normą 2 - 3 kartus ir daugiau) atsiranda tik esant patologiniams procesams.Ar karbamidas yra piene ir kituose maisto produktuose?
Karbamidas yra vienas iš gyvų organizmų atliekų, tačiau paprastai jis natūraliai išsiskiria su šlapimu. Ši medžiaga negali patekti į maistą. Jei produktas yra užterštas, jis neturi įtakos jo maistinei vertei ir nekelia pavojaus organizmui.Karbamido kiekiui kraujyje įtakos gali turėti maistas, kuriame yra daug baltymų ir kitų azotinių medžiagų. Tai yra, suvartojus šiuos produktus, organizme susidaro daugiau šlapalo, padidėja jo koncentracija kraujyje.
Didelis baltymų kiekis randamas šiuose maisto produktuose:
- mėsa;
- Žuvis ir jūros gėrybės ( vėžiagyviai, žuvies konservai, kai kurie dumbliai ir kt.);
- sūriai;
- varškės ir kt.
Ar antsvoris turi įtakos karbamido kiekiui?
Nėra tiesioginio ryšio tarp antsvorio ir karbamido koncentracijos kraujyje ar šlapime. Karbamido perteklius gali būti stebimas tais atvejais, kai antsvorį sukelia daugybė ligų. Pavyzdžiui, kai kuriems diabetu sergantiems pacientams sutrinka medžiagų apykaita. Tai gali turėti įtakos baltymų apykaitai, inkstų veiklai ir laipsniškam antsvorio kaupimuisi. Yra ir kitų patologijų, kurios sukelia ir antsvorį, ir karbamido kiekio padidėjimą. Kiekvienu atveju turėtumėte susisiekti su specialistu, kuris nustatys pagrindinę šių pažeidimų priežastį.Kokios ligos sukelia karbamido kiekio padidėjimą?
Yra daug įvairių patologijų, dėl kurių gali padidėti karbamido kiekis kraujyje ir šlapime. Dažniausiai tai yra inkstų ligos arba įvairūs medžiagų apykaitos sutrikimai. Labiausiai ryškus padidėjimas stebimas patologijų, sukeliančių inkstų nepakankamumą, atveju.Karbamido kiekis kraujyje gali padidėti sergant šiomis ligomis ir patologinėmis sąlygomis:
- ūminis ir lėtinis inkstų nepakankamumas;
- kai kurie Urogenitalinės sistemos navikai;
- akmenys inkstuose ( inkstų akmenligė);
- aukštas arba žemas kraujospūdis ( įskaitant kai kurias širdies ligas);
- kraujavimas;
- daugybė uždegiminių inkstų ligų;
- daug sunkių infekcinių ligų ( atogrąžų hemoraginės karštinės ir kt.);
- nudegimai ( ypač didelis plotas);
- žaizdos su dideliu audinių kiekiu;
- apsinuodijimas kai kuriais toksinais ( gyvsidabris, chloroformas, fenolis ir kt.);
- sunki dehidratacija;
- pooperacinis laikotarpis;
- kai kurios onkologinės ligos;
- vartojant tam tikrus farmakologinius vaistus ( sulfonamidai, tetraciklinas, gentamicinas - iš antibiotikų, taip pat furosemidas ir lasix).
Karbamidas yra svarbus diagnostikos kriterijus tik sergant kepenų ir inkstų ligomis. Tokiu atveju pagal jos lygį galima daryti netiesiogines išvadas apie ligos sunkumą ir pasirinkti gydymo taktiką ( pvz., inkstų nepakankamumas).
Karbamido kiekio padidėjimas šlapime dažniausiai pasireiškia kartu su jo padidėjimu kraujyje. Organizmas tokiu būdu stengiasi atsikratyti toksinų. Tačiau yra keletas patologijų, kurios padidina karbamido išsiskyrimą.
Didelė karbamido koncentracija šlapime gali būti stebima sergant šiomis ligomis:
- kai kurios žalingos anemijos;
- užsitęsęs karščiavimas;
- vartoti tiroksiną ( skydliaukės hormonas);
- skydliaukės liga, sukelianti tirotoksikozę ( per didelė tiroksino sekrecija).
Karbamido norma ( vyrams, moterims ir vaikams)
Karbamido analizė atliekama siekiant diagnozuoti įvairias vidaus organų ligas. Norėdami nustatyti nukrypimus, gydytojai pirmiausia nustato kiekvieno paciento normos ribas. Jiems daugiausia įtakos turi paciento amžius ( suaugusiems, įvairaus amžiaus vaikams ir pagyvenusiems žmonėms normos samprata skirsis). Mažiau tam įtakos turi paciento lytis. Yra šios normalios karbamido koncentracijos kraujyje skirtingo amžiaus ribos:
- naujagimiams 1,4 - 4,3 mmol / l ( vaikams, gimusiems iki nustatyto termino, galioja taisyklės);
- vaikams iki 3 metų norma yra 1,8–6,4 mmol / l;
- vaikams iki 10 metų - 2,0 - 6,8 mmol / l;
- paaugliams ir suaugusiems - 2,5 - 8,3 mmol / l;
- vyresnio amžiaus žmonėms, maždaug 3,5–9,3 mmol/l ( priklauso nuo inkstų amžiaus ir funkcinės būklės, kuri laikui bėgant blogėja).
Skirtingo amžiaus karbamido išsiskyrimui su šlapimu yra šios normos ribos:
- pirmoji gyvenimo savaitė - 2,5 - 33 mmol per dieną;
- 1 savaitė - 1 mėnuo - 10 - 17 mmol / per dieną;
- iki 1 metų - 33 - 67 mmol / per dieną;
- iki 2 metų - 67 - 133 mmol / dieną;
- iki 8 metų - 133 - 200 mmol / dieną;
- iki 15 metų - 200 - 300 mmol per dieną;
- suaugusiems - 333 - 587 mmol per dieną.
Kodėl skirtingo amžiaus suaugusiųjų ir vaikų karbamido norma skiriasi?
Normalus karbamido kiekis kraujyje ir šlapime skiriasi priklausomai nuo paciento amžiaus. Taip yra dėl to, kad medžiagų apykaita gali vykti skirtingu greičiu. Sveikam vaikui tai vyksta greičiau, kūnui augant ir vystantis. Senatvėje medžiagų apykaita sulėtėja. Tai paaiškina skirtingas normos ribas įvairaus amžiaus pacientams.Didžiausi skirtumai pastebimi mažiems vaikams, nes pirmaisiais gyvenimo metais organizmas patiria rimtų pokyčių. Be to, skiriasi suvartojamų baltymų kiekis, palaipsniui didėja cirkuliuojančio kraujo tūris. Visa tai turi įtakos karbamido koncentracijai kraujyje ir šlapime ir atitinkamai tyrimų rezultatams. Skirtingo amžiaus normos ribos skiriasi ne tik karbamidui, bet ir daugumai kitų kraujyje ir šlapime esančių medžiagų.
Karbamido koncentracija kraujyje
Karbamido koncentracija kraujyje priklauso nuo kelių veiksnių. Pirma, tam įtakos turi baltymų skilimas organizme, nes galutinis jo produktas yra karbamidas. Antra, svarbų vaidmenį atlieka kepenų darbas, kuriame ši medžiaga sintetinama. Trečia, svarbus inkstų darbas, kuris paprastai pašalina karbamidą iš kraujo. Sveikame kūne, kur visi procesai vyksta normaliai ir visi organai veikia gerai, karbamido koncentracija kraujyje svyruoja nuo 2,5 iki 8,32 mmol/l. Normos ribos gali būti šiek tiek išplėstos įvairaus amžiaus žmonėms ir esant tam tikroms fiziologinėms sąlygoms. Žymus karbamido padidėjimas kraujyje paprastai stebimas esant inkstų nepakankamumui, kai ši medžiaga prastai išsiskiria iš organizmo.Karbamido koncentracija šlapime
Pagrindinė inkstų funkcija – filtruoti kraują ir su šlapimu pašalinti iš organizmo kenksmingas medžiagas. Paprastai karbamidas susidaro kepenyse, kurį laiką cirkuliuoja kraujyje, o vėliau su šlapimu palieka organizmą. Taigi pagrindinis veiksnys, turintis įtakos karbamido koncentracijai šlapime, yra kraujo filtravimas inkstuose. Paprastai sveikų žmonių karbamido išskyrimas yra 333–587 mmol per dieną ( arba 20 - 35 g per dieną). Jei inkstai veikia normaliai, yra proporcingas ryšys tarp karbamido koncentracijos kraujyje ir šlapime. Kuo daugiau šios medžiagos susidarys, tuo daugiau jos pasišalins su šlapimu. Bet kokie nukrypimai nuo šios proporcijos gali būti interpretuojami kaip tam tikrų sutrikimų požymis, kurių priežastį dar reikia nustatyti.Reikėtų pažymėti, kad šiuo atveju visuotinai priimtas kriterijus yra ne tiek karbamido koncentracija šlapime, kiek bendras jo tūris, kuris išsiskiria per dieną. Šis rodiklis yra patikimesnis, nes daugiau veiksnių gali turėti įtakos paros šlapimo kiekiui ( pavyzdžiui, stiprus prakaitavimas ar skysčių vartojimas). Nepaisant to, bendras karbamido kiekis, kurį organizmas išskiria per dieną, turėtų būti normos ribose.
Karbamido analizė
Karbamido kiekio kraujyje ir šlapime nustatymo analizė reiškia biochemines analizes ( atitinkamai kraujas arba šlapimas). Tai gana dažnas diagnostinis tyrimas, kuris atliekamas ne tik pagal specialias indikacijas, kai žmogus jau serga, bet ir profilaktiniais tikslais. Pagrindinis šios analizės tikslas yra apytikslis inkstų ir kepenų funkcijos įvertinimas, taip pat azoto junginių mainų organizme stebėjimas. Karbamido tyrimas retai atliekamas atskirai, nes jis nesuteiks informacijos, reikalingos visapusiškai diagnozei nustatyti. Prevenciniais tikslais skiriama kompleksinė biocheminė kraujo ir šlapimo analizė ( rekomenduojama daryti kas 1-2 metus, jei nėra papildomų indikacijų).
Atskirai karbamido ir kreatinino kiekį galima nustatyti pagal gydytojo nurodymus pacientams, sergantiems inkstų ar kepenų nepakankamumu.
Šį tyrimą galima atlikti bet kurioje klinikinėje laboratorijoje. Norėdami tai padaryti, jums nereikia gydytojo siuntimo. Laboratorija paprastai prideda trumpą nuorašą prie analizės rezultatų ( ar šio paciento rezultatas yra normos ribose). Pažymėtina, kad karbamido koncentracija kraujyje ir šlapime gali kisti gana greitai. Todėl analizės rezultatai lankantis pas gydytoją turėtų būti švieži. Jas rekomenduojama atlikti likus 1-3 dienoms iki apsilankymo pas specialistą. Geriausia iš pradžių praeiti konsultaciją, kurios metu gydytojas galės pasiūlyti kokius laboratorinius tyrimus ( be karbamido) reikalingi šiam pacientui.
Kaip atlikti karbamido testą?
Norint objektyviai įvertinti karbamido kiekį kraujyje ir šlapime, reikia laikytis kelių paprastų rekomendacijų. Faktas yra tai, kad žmogaus gyvenimo būdas ir mityba gali turėti įtakos biocheminio kraujo tyrimo rezultatams. Štai kodėl prieš duodant kraują ar šlapimą analizei būtina pasiruošti.Ruošiantis biocheminei kraujo ir šlapimo analizei, reikia laikytis šių taisyklių:
- nesuteikite organizmui didelio krūvio likus 24 valandoms iki tyrimo;
- dieną prieš kraujo ar šlapimo davimą laikytis įprastos dietos ( ypač nepiktnaudžiaukite mėsa, žuvimi ar konditerijos gaminiais);
- ryte, prieš pat kraujo davimą, nevalgyti ( gerti vandenį ar arbatą be cukraus);
- išvengti stipraus streso.
Kraujo chemija
Biocheminis kraujo tyrimas yra vienas iš laboratorinės diagnostikos metodų. Skirtingai nuo bendro kraujo tyrimo, biocheminės reakcijos čia naudojamos įvairiems rodikliams nustatyti. Karbamido kiekio kraujyje ir šlapime nustatymas įtraukiamas į biocheminį kraujo tyrimą.Apskritai šis diagnostikos metodas suteikia informacijos apie vidaus organų darbą ( ypač kepenys ir inkstai). Biocheminio kraujo tyrimo rezultatus geriausia vertinti kartu, nes tai suteiks išsamesnį vaizdą apie organizmo būklę. Štai kodėl atskira karbamido analizė paprastai neskiriama. Pavienis vienos medžiagos koncentracijos padidėjimas ar sumažėjimas nebus pakankamas argumentas diagnozei nustatyti. Lygiagrečiai su karbamido nustatymu, svarbu nustatyti kreatinino, bendro baltymų kiekį ir daugybę kitų rodiklių ( kurios taip pat įtraukiamos į biocheminį kraujo tyrimą).
Kokios yra karbamido nustatymo reakcijos ir metodai?
Laboratorinėje diagnostikoje yra įvairių karbamido koncentracijos kraujyje nustatymo metodų. Kiekvienoje laboratorijoje pirmenybė teikiama tam tikram metodui, tačiau tai praktiškai neturi įtakos analizės rezultatui. Pacientui tai gali turėti įtakos tik analizės kainai.Karbamido kiekį kraujyje ir šlapime galima nustatyti šiais metodais:
- Gazometrinis. Dėl cheminės reakcijos karbamidas suskaidomas į paprastesnes medžiagas, iš kurių viena yra anglies dioksidas. Specialiu aparatu išmatuojamas dujų tūris, o po to pagal formulę apskaičiuojamas, koks buvo pradinis karbamido kiekis mėginyje.
- Tiesioginė fotometrinė.Šiuo metodu karbamidas taip pat reaguoja su keliais reagentais. Reakcijos produktus lemia jų gebėjimas sugerti tam tikro bangos ilgio šviesos bangas. Šis metodas taip pat reikalauja specialios įrangos. Pagrindinis privalumas yra mažas kraujo ar šlapimo kiekis, reikalingas analizei.
- Fermentinis.Šiuo atveju mėginyje esantis karbamidas skaidomas specialių fermentų pagalba. Reakcijos produktai nustatomi vėlesnių cheminių reakcijų metu, o jų kiekis matuojamas titruojant. Šis metodas užima daugiau laiko, nes medžiagų koncentracijos nustatymas vyksta keliais etapais.
Ar bendras kraujo tyrimas rodo karbamido koncentraciją?
Bendrasis kraujo tyrimas visų pirma skirtas nustatyti kraujo ląstelių sudėtį. Šioje analizėje naudojamas mikroskopas, pagal kurį laborantas ar gydytojas suskaičiuoja tam tikrų ląstelių skaičių. Karbamidas yra medžiagos molekulė, kurios negalima pamatyti pro mikroskopą. Jai nustatyti atliekamos specialios cheminės reakcijos. Štai kodėl karbamido koncentracija nėra nustatoma atliekant bendrą kraujo tyrimą, o atliekama biocheminė analizė.Kokias kitas medžiagas reikia tikrinti kartu su karbamido analize ( liekamasis azotas, bilirubinas, bendras baltymas, karbamido ir kreatinino santykis)?
Biocheminis kraujo tyrimas, kurio metu atliekama karbamido kiekio analizė, taip pat apima daugelio kitų medžiagų nustatymą. Norint teisingai interpretuoti analizės rezultatus, dažnai reikia palyginti įvairių medžiagų koncentraciją. Tai leidžia susidaryti išsamesnį vaizdą apie vidaus organų darbą.Kartu su karbamido nustatymu rekomenduojama atlikti šių medžiagų analizę kraujyje:
- likutinis azotas. Likutis karbamido azotas nustatomas pagal specialią formulę. Pradiniai duomenys yra karbamido lygis. Diagnostikos požiūriu šlapalo lygis ir likutinio karbamido azoto lygis atspindi tuos pačius procesus, todėl dažniausiai nustatomas vienas iš šių rodiklių ( antrąjį galima nesunkiai apskaičiuoti, net jei jis nėra nurodytas testo rezultatuose).
- Bilirubinas. Bilirubinas yra hemoglobino skilimo rezultatas. Ši medžiaga susidaro po raudonųjų kraujo kūnelių mirties kelių biocheminių transformacijų metu. Kepenyse bilirubinas jungiasi ir pašalinamas iš organizmo ( su tulžimi). Bilirubino lygis netiesiogiai atspindi kepenų darbą, tačiau nėra tiesioginio ryšio su karbamido susidarymu. Tai tik papildo bendrą vaizdą.
- viso baltymo. Kadangi karbamidas susidaro skaidant baltymus, norint gauti patikimą ir išsamų ligos vaizdą, dažnai reikia nustatyti bendrą baltymų kiekį. Pavyzdžiui, jei labai padidėja bendras baltymų kiekis, tada karbamidas negali būti normalus, nes nemaža dalis baltymų suyra ir susidaro daugiau šlapalo. Normalus karbamido kiekis tokiais atvejais parodys jo susidarymo problemas.
- Kreatinino Kreatininas yra ląstelėse vykstančių energijos apykaitos reakcijų produktas. Iš dalies tai susiję su baltymų skilimu organizme. Kaip ir karbamidas, kreatininas netiesiogiai atspindi inkstų efektyvumą.
Ką analizėje reiškia karbamido padidėjimas ir padidėjimas? karbamido dekodavimo analizė)?
Karbamido analizės nukrypimai aiškinami lyginant rezultatus su kitais paciento simptomais. Pats savaime karbamido kiekio padidėjimas kraujyje dažniausiai rodo inkstų problemas. Būtent šis organas yra atsakingas už karbamido pašalinimą iš organizmo. Tokiu atveju sumažėja šlapalo išsiskyrimas su šlapimu, pacientui gali išsivystyti edema ir kiti inkstų nepakankamumo simptomai. Mažas karbamido kiekis kraujyje dažnai rodo kepenų problemas, kurios sintetina šią medžiagą.Be to, karbamido kiekis gali padidėti arba sumažėti dėl daugelio infekcinių ligų, kai kurių autoimuninių patologijų, po traumų ar dėl hormoninių sutrikimų. Kiekvienu atveju pacientas turės atitinkamų sutrikimų. Karbamido analizės nukrypimai nėra tiesiogiai susiję su šiomis ligomis ir tik netiesiogiai patvirtina diagnozę.
Taigi, gydantis gydytojas turėtų spręsti karbamido analizės rezultatų aiškinimą. Tik kvalifikuotas specialistas galės pastebėti visus simptomus ir teisingai juos interpretuoti, kad nustatytų teisingą diagnozę.
Kodėl kasdieniniame šlapime nustatyti karbamidą?
Skirtingai nuo kraujo tyrimo dėl karbamido, kai nustatoma šios medžiagos koncentracija, analizuojant šlapimą į pirmą vietą iškeliamas bendras išskiriamo karbamido kiekis. Koncentracija čia nėra kritinė, nes yra per daug veiksnių, turinčių įtakos inkstų veiklai. Pavyzdžiui, vartojant per daug skysčių, karbamido koncentracija bus labai maža, o esant dehidratacijai – didelė. Pastebima, kad tik bendras karbamido kiekis, kuris per dieną išsiskiria iš organizmo, išlieka toks pat. Štai kodėl analizės rezultatuose pasirodo rodiklis „karbamido kiekis paros šlapime“, o ne jo koncentracija.Didelio ir mažo karbamido simptomai
Karbamido kaupimasis kraujyje dažniausiai nėra lydimas jokių simptomų. Ši medžiaga neturi ryškaus toksiškumo, todėl nedidelis karbamido koncentracijos padidėjimas neturi įtakos paciento būklei. Tais atvejais, kai labai viršijamas karbamido kiekis ( norma viršijama kelis ar daugiau kartų) žmogus gali jausti bendrus apsinuodijimo simptomus. Esant dideliam karbamido kiekiui, pacientas skundžiasi šiais skundais:
- vidutinio sunkumo galvos skausmas;
- bendras silpnumas;
- miego problemos ir kt.
Kai kuriais atvejais karbamido koncentracija kraujyje didėja kartu su kitų medžiagų koncentracija. Paprastai tai atsitinka su sunkiu inkstų pažeidimu. Tokiais atvejais ligos simptomai ir apraiškos gali būti labai sunkūs, tačiau jų atsiradimą lemia ne tiek karbamido perteklius kraujyje, kiek bendras apsinuodijimas ir su tuo susiję sutrikimai. Sunkiais atvejais ligonius gali vemti, pradėti traukuliai, viduriuoti, atsirasti polinkis kraujuoti ir kt. Nesuteikus kvalifikuotos medicinos pagalbos, pacientą gali ištikti ureminė koma.
Ar karbamidas turi žalingą poveikį organizmui?
Karbamidas pats savaime nėra toksiška medžiaga ir neturi tiesioginio neigiamo poveikio organizmui. Štai kodėl organizmas jį „naudoja“ kaip saugią nuodingesnių medžiagų pašalinimo formą ( kiti azoto junginiai). Dauguma simptomų, atsirandančių pacientams, kuriems yra didelis karbamido kiekis, yra susiję su lygiagrečiu apsinuodijimu kitomis medžiagomis inkstų nepakankamumo fone.Iš žalingo paties karbamido poveikio galima pastebėti skysčių kaupimąsi audiniuose ( galimas patinimas). Taip yra dėl to, kad karbamidas yra osmosiškai aktyvi medžiaga. Jo molekulės sugeba „pritraukti“ vandens molekules prie savęs. Tuo pačiu metu karbamido molekulės yra mažos ir gali prasiskverbti per ląstelių membranas. Taigi, esant didelei karbamido koncentracijai, galimas skysčių susilaikymas audiniuose.
Kodėl karbamidas ir jo druskos pavojingi podagrai?
Priešingai populiariems įsitikinimams, podagra organizme sulaiko ne karbamidą, o šlapimo rūgštį – kitą azoto junginį. Sveikame organizme šlapimo rūgštis nevaidina rimto fiziologinio vaidmens ir yra antraeilė. Sergant podagra, šios medžiagos druskos pradeda kauptis audiniuose ir susidaro būdingi židiniai ( tophi). Karbamidas nėra tiesiogiai susijęs su šios ligos vystymusi.Ar pavojinga padidinti šlapalo kiekį diabetu?
Cukrinis diabetas yra rimta liga, pažeidžianti daugelį organizme vykstančių procesų. Pacientams, sergantiems šia patologija, rekomenduojama reguliariai atlikti kraujo ir šlapimo tyrimus, kad būtų galima laiku pastebėti būklės pablogėjimą ir įvairias komplikacijas. Kaip biocheminio kraujo tyrimo dalis, karbamidas gali rodyti labai rimtas problemas. Pavyzdžiui, sergant pažengusiu diabetu, kai kuriems pacientams išsivysto ketoacidozė. kraujyje atsiranda ketoninių kūnų, pakinta kraujo pH). Dėl to gali pradėti kilti karbamido lygis. Be to, diabetas gali pažeisti inkstus. diabetinė nefropatija). Dėl to gali pablogėti kraujo filtravimas ir šlapalo susilaikymas organizme.Taigi padidėjęs šlapalo kiekis diabetu sergantiems pacientams dažniausiai rodo jų būklės pablogėjimą. Gavus tokį rezultatą, rekomenduojama nedelsiant kreiptis į gydytoją ( endokrinologas) padėties stabilizavimui.
Mažo ir didelio karbamido gydymas
Padidėjęs ar sumažėjęs šlapalo kiekis savaime nėra atskira patologija ir nereikalauja specialaus gydymo kurso. Ši medžiaga yra tam tikras indikatorius, galintis rodyti įvairių organų ir sistemų patologiją. Atsižvelgdamas tik į didelį ar mažą šlapalo kiekį, gydytojas nepaskirs gydymo. Diagnozei nustatyti paprastai reikia papildomų tyrimų. Dažniausiai su padidėjusiu arba sumažėjusiu šlapalo kiekiu ( priklausomai nuo bandymo rezultatų) pradėti gydymą šiose srityse:
- hemodializė ir vaistų, skirtų kraujui išvalyti nuo toksiškų skilimo produktų, įvedimas ( dažniausiai esant inkstų nepakankamumui);
- inkstų nepakankamumo priežasčių gydymas;
- kepenų funkcijos atkūrimas hepatito gydymas ir kt.);
- hormoninio fono normalizavimas ( su skydliaukės ar kasos sutrikimais) ir kt.
Kokios tabletės ir vaistai vartojami karbamido kiekiui sumažinti?
Karbamido kiekio kraujyje mažinimas nėra pagrindinis gydymo kurso tikslas. Pirmiausia gydytojai stengiasi normalizuoti inkstų, kepenų ar kitų organų veiklą, dėl kurių kraujyje susikaupė azoto junginiai. Tinkamai ir veiksmingai gydant, šlapalo kiekis kraujyje palaipsniui mažėja. Retais atvejais, kai pacientui yra sunki azotemija ( labai didelė karbamido ir kitų toksiškų azoto junginių koncentracija kraujyje), paskirti vaistai kraujui valyti.Šie vaistai yra veiksmingiausi esant sunkiai azotemijai:
- lespenefrilis;
- hepa-merz;
- ornilateksas;
- ornitsetil;
- larnaminas.
Taip pat, esant stipriam apsinuodijimui karbamidu ir kitais azoto junginiais, pacientui gali būti lašinami specialūs tirpalai, padedantys išvalyti kraują, arba atliekama hemodializė ( kraujo valymas naudojant specialų filtravimo aparatą).
Ar galima padidėjusį karbamidą gydyti liaudies gynimo priemonėmis?
Padidėjęs šlapalo kiekis savaime nėra patologija. Tai tik viena iš bet kokios ligos ar sutrikimo vidaus organų darbe apraiškų. Štai kodėl gydymas turėtų būti nukreiptas ne tiek į karbamido kiekio mažinimą, kiek į šio nukrypimo priežasties pašalinimą. Pats karbamidas iš esmės gali sumažėti dėl kai kurių liaudies gynimo priemonių. Taip yra dėl to, kad skatinamas natūralus jo išsiskyrimas iš organizmo ( su šlapimu) ir iš dalies įrišant. Reikia pažymėti, kad liaudies gynimo priemonės ne visada padeda. Jeigu, pavyzdžiui, dėl inkstų nepakankamumo padaugėja šlapalo, tai stimuliavimas diuretikų nuovirais situaciją tik pablogins. Todėl pacientams, kurių karbamido kiekis yra padidėjęs, prieš naudojant bet kokias priemones patariama pasitarti su gydytoju. įskaitant liaudies).Apskritai, yra šie liaudies metodai, kurie padės sumažinti šlapalo kiekį kraujyje:
- Saldymedžio šaknų nuoviras. 2 šaukštams reikia 1 litro vandens. Saldymedžio šaknis užpilama ir verdama 2-3 minutes. Po to sultinys atvėsinamas ir geriamas po pusę stiklinės du kartus per dieną prieš valgį.
- Meškauogių antpilas. 2 valgomuosius šaukštus meškauogės žolės užpilti verdančiu vandeniu ( 0,5 l) ir reikalauti 4–5 valandas. Nuoviras geriamas po 1 valgomąjį šaukštą 3 kartus per dieną prieš valgį.
- Erškėtuogių arbata. Erškėtuogių arbatą galima pasigaminti patiems, skinant uogas, arba įsigyti vaistinėje specialios kolekcijos pavidalu. Ši priemonė skatina šlapimo susidarymą, tačiau gali būti kontraindikuotina sergant kai kuriomis inkstų ligomis.
- Išvaržos ir lauko asiūklio nuoviras. Sausų žolelių išvaržos ir lauko asiūklio mišinys ( 3-5 g) užpilkite 0,5 l vandens ir virkite 5 - 7 minutes ant silpnos ugnies. Atvėsintas sultinys geriamas prieš valgį po pusę stiklinės.
- Juodųjų serbentų lapų užpilas. Jauni juodųjų serbentų lapai skinami ir kelias dienas džiovinami saulėje. Po to jie daro infuziją dideliame inde ( apie 8 didelius lakštus 1 litrui vandens). Infuzija turi trukti 3-5 dienas. Gautas antpilas geriamas po 1 stiklinę du kartus per dieną 2–3 savaites.
Kaip sumažinti karbamido kiekį namuose?
Paprastai nereikia mažinti karbamido kiekio namuose, nes ši medžiaga nekelia rimtos grėsmės organizmui. Jei analizės metu nustatoma padidėjusi šios medžiagos koncentracija, turėtumėte pasikonsultuoti su gydytoju, kad nustatytumėte pagrindinę patologiją ( padidėjimo priežastys). Priklausomai nuo ligos, gydytojas galės parengti gydymo taktiką ir pateikti rekomendacijas dėl namų prevencijos. Karbamido sumažėjimas savaime neišspręs problemos, o tik pašalins vieną iš ligos apraiškų.Ką daryti, jei trūksta karbamido?
Sumažėjęs karbamido kiekis kraujyje ir šlapime yra retas. Tai ne visada rodo rimtas patologijas. Norėdami teisingai interpretuoti analizės rezultatus, turite susisiekti su specialistu. Kai kuriais atvejais mažas karbamidas nereikalauja jokio gydymo. Pavyzdžiui, vegetariškoje dietoje yra mažiau baltymų. Žmonių, kurie jo laikosi, organizme susidaro mažiau karbamido. Atitinkamai, jo kiekis kraujyje ir šlapime gali būti šiek tiek mažesnis nei įprasta.Jei karbamido koncentracija mažėja ilgą laiką be jokios aiškios priežasties, galima tokia taktika:
- bendrosios praktikos ar šeimos gydytojo konsultacija;
- urologo konsultacija jei jo kiekis šlapime mažas) arba hepatologas ( jei kraujyje yra mažai šlapalo);
- papildomi laboratoriniai ir instrumentiniai tyrimai kepenų ir inkstų veiklai įvertinti.
Preparatai su karbamidu
Karbamidas taip pat naudojamas kaip kai kurių vaistų veiklioji medžiaga. Jo junginiai gerai praeina per ląstelių membranas, o tai prisideda prie terapinio poveikio daugeliui ligų. Pavyzdžiui, karbamido peroksidas yra diuretikas, kurį galima naudoti intensyviosios terapijos skyriuose ir intensyviosios terapijos skyriuose. Tokiu atveju vaistų molekulės padės pašalinti skysčius iš audinių, o tai sumažina plaučių ar smegenų edemos riziką. Be to, karbamidas turi keratolitinį poveikį ( paveikia raginį sluoksnį). Šis veiksmas plačiai naudojamas dermatologijoje ir kosmetologijoje, siekiant suminkštinti odą. Yra nemažai odos priežiūros produktų, kurių sudėtyje yra karbamido.
Kam naudojami karbamido kremai ir tepalai?
Karbamido turintys kremai ir tepalai dažniausiai naudojami šiurkščiai odai švelninti. Tokios lėšos veikia raginį odos sluoksnį, sunaikindamos negyvas ląsteles. Dėl to oda tampa švelnesnė. Tepalai su didele karbamido koncentracija ( pvz., urodermas) taip pat gali būti naudojamas sausoms nuospaudoms minkštinti. Kai kuriais atvejais jie skiriami esant galūnių edemai ( karbamido junginiai „ištraukia“ skystį iš audinių) ir daugybė dermatologinių patologijų ( psoriazė, egzema, ichtiozė ir kt.).Paprastai farmacijos ir kosmetikos gaminiai su karbamidu išoriniam naudojimui gali būti naudojami be specialaus gydytojo recepto. Jie praktiškai nėra absorbuojami į kraują ir neturi rimto poveikio karbamido koncentracijai kraujyje ir šlapime.
Kaip naudoti preparatus su karbamidu kojoms ir kulnams?
Pėdų ir nagų odos priežiūrai plačiai naudojami kremai ir tepalai su karbamidu. Sutirštėjus kulnų odai, išsausėjus nuospaudoms ar įtrūkus, tepalas tepamas ant probleminės vietos 2–3 kartus per dieną plonu sluoksniu. Prieš tepant produktą, odą geriau nuplauti šiltu vandeniu. Su kukurūzais po pleistru nuo kukurūzų galima tepti karbamido pagrindu pagamintus tepalus.Grybelinėms nagų ir kojų odos ligoms gydyti šlapalo preparatai naudojami lygiagrečiai su paskirtais priešgrybeliniais preparatais.
karbamido nustatymo vertė.
Dar praėjusiame amžiuje rusų mokslininkai M.V. Nenetskis ir S.S. Salazkinas parodė, kad karbamidas susidaro kepenyse iš anglies dioksido ir amoniako.
Krebs ir Hanseleit nustatė, kad karbamido sintezė yra ciklinis procesas, kurio metu ornitinas yra pagrindinis junginys, uždarantis ciklą. Cohenas ir Ratneris nustatė, kad pradinė šio ciklo reakcija yra karbamoilo fosfato sintezė.
Kepenyse amoniakas, veikiamas karbamoilfosfato sintetazės, jungiasi su CO 2, sudarydamas karbamoilfosfatą. Tada, veikiant ornitino karbamoiltransferazei, karbamoilo fosfato karbamoilo grupė pereina į ornitiną ir susidaro citrulinas. Kitoje reakcijoje argininosukcinato sintetazė sujungia jį su aspartatu ir susidaro arginino gintaro rūgštis. Aspartatas yra antrojo karbamido azoto atomo šaltinis. Tada arginino gintaro rūgštis suskaidoma į argininą ir fumaratą (eina į TCA). Argininas hidrolizuojamas arginazės į ornitiną ir karbamidą. Susidaręs ornitinas sąveikauja su nauja karbamoilo fosfato molekule ir ciklas užsidaro.
Pirmosios dvi reakcijos vyksta hepatocitų mitochondrijose. Tada citrulinas transportuojamas į citozolį, kur vyksta tolimesnės transformacijos.
Ornitino ciklas kepenyse atlieka 2 funkcijas:
1. aminorūgščių azoto pavertimas karbamidu, kuris pašalinamas ir neleidžia kauptis toksinėms medžiagoms
produktai - amoniakas;
2. Arginino sintezė ir papildymas organizme.
Pastebima, kad pirmųjų gyvenimo mėnesių vaikams kepenų funkcija nėra pakankamai išvystyta, o tai pasireiškia tuo, kad amoniako kiekis vaikui padidėja 2-2,5 karto, palyginti su suaugusiojo. Naujagimiams 20-30% viso azoto patenka į karbamido azotą.
Karbamidas yra nekenksmingas organizmui junginys. Pagrindinė jo susidarymo vieta organizme yra kepenys, kuriose yra karbamidą formuojančių fermentų. Smegenyse yra visi karbamido sintezei reikalingi fermentai, išskyrus karbamoilfosfatazę, todėl karbamidas jose nesusidaro. Karbamidas yra pagrindinis galutinis azoto apykaitos produktas, kuriame iš organizmo pasišalina iki 90% viso išskiriamo azoto. Normalus karbamido išsiskyrimas yra 25-30 g per dieną. Didėjant su maistu suvartojamų baltymų kiekiui, didėja karbamido išsiskyrimas.
2.3. Kreatino, kreatino fosfato sintezė, šios sintezės reikšmė organizmui. Klinikinis
kreatinino nustatymo vertė.
Galutinis aminorūgščių skilimo organizme produktas kartu su karbamidu yra kreatininas, kuris susidaro raumenų audinyje iš kreatino fosfato. Kreatinas ir kreatino fosfatas yra svarbiausios azotinės medžiagos, turinčios raumenų, dalyvaujančių cheminiuose procesuose, susijusiuose su ATP, dalyvaujančio raumenų susitraukime, sinteze. Tai nebaltyminės azotinės raumenų medžiagos. Kreatinas sintetinamas inkstuose ir kepenyse iš trijų aminorūgščių, tada patenka į raumenų audinį.
Ši reakcija yra vienas iš ATP resintezės būdų ir vyksta dirbančiame raumenyje. Kreatininas pašalinamas su šlapimu. Kreatinino kiekis šlapime priklauso nuo raumenų masės išsivystymo. Tai. reikia pabrėžti, kad karbamidas, kreatininas, amonio druskos yra galutiniai aminorūgščių apykaitos produktai, o jų nustatymas šlapime yra diagnostinis rodiklis. Paprastai šlapalo per dieną suaugusiam žmogui yra apie 25-30 g, kreatinino - 1,5-2,4 g, amonio druskų - 0,5-1,2 g.
Kreatinino kiekis šlapime didėja irstant baltymams, padidėjus raumenų darbui, akromegalijai, hipotirozei.
Suaugusiųjų šlapime kreatino paprastai nerandama, o vaikams dėl pagreitėjusios medžiagų apykaitos gali pasireikšti kreatinurija.
Kreatinas šlapime atsiranda, kai trūksta vitaminų „C“ ir „E“, diabetu, badu, taip pat visomis ligomis, susijusiomis su raumenų audinio irimu.
Karbamidas (karbamidas) – pilnas anglies rūgšties amidas – turi 2 azoto atomus. šaltinis vienas iš kurių yra amoniakas, kuris jungiasi su anglies dioksidu kepenyse, sudarydamas karbamoilo fosfatą, veikiant karbamoilfosfato sintetazei I (žr. A schemą žemiau).
Kitoje reakcijoje argininosukcinato sintetazė sujungia citruliną su aspartatu ir sudaro argininosukcinatą (arginino gintaro rūgštį). Šiam fermentui reikia Mg 2+ jonų. Reakcijai sunaudojama 1 mol ATP, tačiau sunaudojama dviejų makroerginių ryšių energija. Aspartatas yra antrojo karbamido azoto atomo šaltinis(žr. A diagramą 483 puslapyje).
Argininą hidrolizuoja arginazė, kad susidarytų ornitinas ir karbamidas. Arginazės kofaktoriai yra Ca 2+ arba Mn 2+ jonai. Didelės koncentracijos ornitino ir lizino, kurie yra struktūriniai arginino analogai, slopina šio fermento aktyvumą:
Susidaręs ornitinas sąveikauja su nauja karbamoilo fosfato molekule ir ciklas užsidaro.
Pirmosios dvi proceso reakcijos vyksta hepatocitų mitochondrijose. Tada citrulinas, kuris yra šių reakcijų produktas, yra transportuojamas į citozolį, kur vyksta tolimesnės transformacijos.
Bendra karbamido sintezės lygtis:
CO 2 + NH 3 + aspartatas + 3 ATP + 2 H 2 O → karbamidas + fumaratas + 2 (ADP + H 3 P0 4) + AMP + H 4 P 2 O 7.
Karbamoilfosfato sintetazės I naudojamas amoniakas tiekiamas į kepenis per vartų venos kraują. Kitų šaltinių, įskaitant glutamo rūgšties deamininimą kepenyse, vaidmuo yra daug mažesnis.
Aspartatas, būtinas argininocinato sintezei, susidaro kepenyse, alaninui transaminuojant oksaloacetatu. Alanija daugiausia gaunama iš žarnyno raumenų ir ląstelių. Šiai reakcijai reikalingo oksaloacetato šaltiniu galima laikyti fumarato, susidariusio ornitino ciklo reakcijose, konversiją. Fumaratas dėl dviejų citrato ciklo reakcijų virsta oksaloacetatu, iš kurio transaminuojant susidaro aspartatas (9-17 pav.). Taigi, ornitino ciklas yra susijęs aspartato atkūrimo ciklas iš fumarato. Piruvatas, susidaręs šiame cikle iš alanino, naudojamas gliukoneogenezei.
Kitas ornitino ciklo aspartato šaltinis yra glutamato transamininimas oksaloacetatu.
Proceso energijos balansas
Ornitino ciklo reakcijose kiekvienam ciklo posūkiui sunaudojami keturi makroerginiai trijų ATP molekulių ryšiai. Tačiau aminorūgščių pavertimo likučiais be azoto ir karbamido procesas turi būdų kompensuoti energijos sąnaudas:
fumaratas įtraukus į TCA malato dehidrinimo stadijoje, susidaro NADH, kuris užtikrina 3 ATP molekulių sintezę (9-18 pav.);
oksidacinio glutamato deamininimo metu skirtinguose organuose taip pat susidaro NADH, atitinkamai, dar 3 ATP molekulės.
Energijos sąnaudos taip pat atsiranda per membraną pernešant medžiagas, susijusias su karbamido sinteze ir išskyrimu (9-18 pav.). Pirmosios dvi ornitino ciklo reakcijos vyksta mitochondrijose, o kitos trys – citozolyje. Mitochondrijose susidarantis citrulinas turi būti perneštas į citozolį, o citozolyje susidaręs ornitinas – į mitochondrijas. Be to, inkstuose karbamidas pernešamas iš kraujo į šlapimą aktyviu transportavimu dėl K +, Na + -ATPazės sukurto natrio jonų gradiento, kuris taip pat yra susijęs su energijos sąnaudomis.
Visas ornitino ciklo fermentų rinkinys randamas tik hepatocituose. Atskiri ornitino ciklo fermentai randami ne tik kepenyse, bet ir kitose ląstelėse. Pavyzdžiui, enterocituose yra karbamoilfosfato sintetazės I ir ornitino karbamoiltransferazės, todėl citrulinas gali būti sintetinamas. Inkstuose aptikta argininosukcinato sintetazė ir argininosukcinato liazė. Enterocituose susidaręs citrulinas gali patekti į inkstus ir ten virsti argininu, kuris pernešamas į kepenis ir hidrolizuojamas arginazės. Šių fermentų, išsibarsčiusių po įvairius organus, aktyvumas yra daug mažesnis nei kepenyse.
Iš neorganinių medžiagų gali susidaryti gyvų organizmų molekulės.
19 amžiaus pradžioje chemikai jau buvo išsiaiškinę, kad daugelis medžiagų yra sudarytos iš molekulių, o molekulės savo ruožtu – iš atomų ( cm. Atominė materijos sandaros teorija). Kai kurie mokslininkai teigė, kad gyvuose organizmuose randamos organinės molekulės iš esmės skiriasi nuo neorganinių negyvosios gamtos molekulių. To priežastis buvo įsitikinimas, kad gyvos būtybės yra labai ypatingas dalykas ( cm. Vitalizmas). Tada buvo nustatyta, kad organinės molekulės dažnai yra didesnės ir sudėtingesnės nei neorganinės, su kuriomis paprastai dirba chemikai. Tai sustiprino jų nuomonę, kad gyvosios ir negyvosios medžiagos cheminė sudėtis skiriasi.
1828 m. Friedrichas Wöhleris kartą ir visiems laikams išsprendė šį klausimą, kai iš įprastų „laboratorinių“ cheminių medžiagų susintetino karbamidą – organinę medžiagą, randamą gyvūnų inkstuose ir šlapime. Jis sakė: „Kad ir kiek bandžiau derinti ciano rūgštį ir amoniaką, kiekvieną kartą gaudavau bespalvę kristalinę kietą medžiagą, savo savybėmis nepanašią nei į ciano rūgštį, nei į amoniaką. Kruopštus bandymas parodė, kad „bespalvė kristalinė kieta medžiaga“ buvo identiška karbamidui, išskirtam iš gyvūnų audinių. Šio eksperimento pagalba Wöhleris įrodė, kad organinės molekulės gali susidaryti tokiais pat būdais ir iš tų pačių atomų kaip ir neorganinės. Taip buvo sunaikinta dar viena dirbtinė kliūtis tarp gyvosios ir negyvosios gamtos.
Friedrich Wöhler, 1800-82
vokiečių chemikas. Gimė netoli Frankfurto esančiame Eschersheim mieste veterinaro, gydusio žirgus, priklausančius Vokietijos Heseno miesto valdovams, šeimoje. 1823 m. Wöhleris gavo medicinos laipsnį Heidelbergo universitete, bet vėliau pasuko į chemiją. Metus praleido Švedijoje, bendradarbiavo su chemiku Jönsu Berzeliusu (1779-1848), su kuriuo amžinai draugavo. 1836 m. Wöhleris gavo chemijos profesoriaus pareigas Getingeno universitete, kur dirbo visą savo gyvenimą.
Nuo pat jaunystės Wöhleris buvo aistringas mineralų kolekcionierius ir daug užsiėmė įvairių mineralinių medžiagų sinteze ir gavyba. Kurį laiką jis studijavo organinius junginius, bet tada nusprendė, kad tai per sunku, ir grįžo prie neorganinės chemijos. Wöhler dėka Getingenas tapo pirmaujančiu Europos tyrimų centru chemijos srityje. Daugelis Getingeno universiteto absolventų tapo įvairių Europos ir Šiaurės Amerikos universitetų dėstytojais. Vokietija dominavo tiriamosios chemijos srityje iki 1930 m.
