Ciklus sečnine

Ciklus sečnine je skupina biokemičnih reakcij v organizmu sesalcev, s katerimi se dušik vsebujoči razpadni produkti, zlasti amonijak, pretvorijo v sečnino. Slednja nato zapusti telo s sečem. Pri ptičih in nekaterih kuščarjih se amonijak pretvori v sečno kislino, medtem ko se pri ribah amonijak neposredno z osmozo izloči iz organizma skozi kožo.

Funkcija

Amonijak je za organizem toksična spojina in ga ne more dovolj hitro izločiti v takšni obliki. Sečnina in tudi sečna kislina sta bistveno manj toksični spojini in pripravnejši za eliminacijo iz organizma. Do nezadostnega pretvarjanja amonijaka v sečnino prihaja pri nekateril prirojenih presnovnih boleznih in pri jetrnih boleznih. Posledično se v jetrih kopičijo dušikovi razpadni produkti (predvsem amonijak), kar vodi do hepatične encefalopatije.

Lokacija reakcij v organizmu

Ciklus sečnine poteka povečini v jetrnih celicah (hepatocitih), v manjši meri tudi v ledvicah. Reakcije ciklusa potekajo deloma v mitohondijih, deloma v celičnem citosolu. Za transport vmesnih produktov skozi celične membrane so potrebni prenašalci.

Shema ciklusa sečnine: 1-citrulin, 2-argininjantarna kislina, 3-arginin, 4-ornitin, 5-karbamoilfosfat, 6-asparaginska kislina, 7-fumarna kislina, 8-voda, 9-sečnina.

Reakcije cikla

Stopnja	Reaktant	Produkt	Encim	Lokacija
1	2ATP + HCO3- + NH4+	karbamoilfosfat + 2ADP + Pi	CPS1	mitohondrij
2	karbamoil fosfat + ornitin	citrulin + Pi	OTC	mitohondrij
3	citrulin + aspartat + ATP	argininosukcinat + AMP + PPi	ASS	citosol
4	argininosukcinat	Arg + fumarat	ASL	citosol
5	Arg + H2O	ornitin + sečnina	ARG1	citosol

Celokupna reakcija:

• 2 NH₃ + CO₂ + 4 ATP + aspartat → sečnina + fumarat + 4 ADP + 4 P_i

Reakcije v mitohondriju

Na koncu kaskadne reakcije (v zgornji preglednici pod stopnjo 1) nastaja karbamoil-fosfat, ki vstopa v reakcije v citosolu. Ker ne obstaja prenašalec za karbamoil-fosfat, ki bi le-tega izpljavljal iz mitohondrija v citosol, nastopi dodatna pretvorba karbamoil-fosfata z ornitinom v citrulin. Obe spojini sta neproteinogeni alfa-L-aminokislini, razlikujeta se v karbamatnem delu molekule in za obe spojini obstaja prenašalec. Karbamoil-fosfat se defosforilira in se veže na ornitin, pri čemer nastaja citrulin. Reakcijo katalizira encim transkarbamoilaza. Citrulin se s pomočjo prenašalca (citrulin-translokaza) prenese v citosol.

Reakcije v citosolu

Citrulin, ki se prenese v citosol, se veže na aspartat, pri čemer se porablja ATP. Nastane argininosukcinat. Reakcijo katalizira encim argininosukcinat-sintetaza.

Iz argininosukcinata nastane z odcepitvijo fumarata arginin. Pri tem sodeluje encim argininosukcinat-liaza.

V zadnji stopnji katalizira encim arginaza reakcijo arginina do ornitina ter sečnine.