公告：现在公众号内容已分类，可以通过主页三个板块浏览内容。人体会产生很多废物，幸运的是，我们的肾脏能够将其中的大部分排出体外
然而，有一个强大的敌人是肾脏无法独自应对的，因此，肝脏挺身而出。这个“大反派”就是氨。 肝脏会发挥重要作用，将氨转化为无毒的尿素，这样肾脏就可以通过尿液将其安全排出体外。![]()
氨是氨基酸代谢产生的主要毒素。
氨基酸由氮基团、碳骨架和每个氨基酸特有的侧链组成。![]()
因此，氨基酸会通过肝脏，并通过尿素循环被运送出去，这是一个酶促反应系列，将氨基酸转化为尿素。尿素循环发生在线粒体中，这样就可以避免它对人体细胞质中的蛋白质和细胞器产生影响。这有点像母鸟可能会把蠕虫嚼碎后喂给小鸟，以便小鸟更容易消化。
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这必须小心翼翼地进行，因为它是有毒的。
所以，它就像一个囚犯，需要由警察护送，通过血液循环，被带到它的监狱——肝脏线粒体。![]()
有两种方式可以实现这一点。第一种方式被全身的细胞所普遍使用，下面来介绍一下第一种方法：谷氨酰胺合成酶将氨添加到谷氨酸上形成谷氨酰胺。
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谷氨酰胺可以进入血液，基本上可以将氨运输到身体的其他部位，直至肝脏细胞。一旦进入肝脏细胞线粒体中，一种名为谷氨酰胺酶的酶会将谷氨酰胺分解回谷氨酸和氨，然后氨就可以进入尿素循环。![]()
第二种将氨转移至其他部位的方法主要由骨骼肌细胞完成。
在骨骼肌细胞中，谷氨酸脱氢酶将氨基酸融入α-酮戊二酸中，并将其转化为谷氨酸。它需要以某种方式将氨转移给一种可以离开细胞的氨基酸，而这种氨基酸就是丙氨酸。
因此，转氨酶（ALT）将谷氨酸和乳酸转化为α-酮戊二酸和丙氨酸。
然后，丙氨酸进入血液，将氨运输到肝细胞中。一旦到达肝细胞，它会经历之前反应相反的过程。![]()
转氨酶（ALT）将丙氨酸和α-酮戊二酸转化回丙酮酸和谷氨酸。此时，氨再次成为谷氨酸的一部分。
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最后，这两条途径最终都在肝细胞中汇聚到同一点，即氨最终都是以谷氨酸的形式存在。
谷氨酸有两种可能的结果。第一种是谷氨酸遇到将氨添加到谷氨酸中的相同酶——谷氨酸脱氢酶，氨从谷氨酸中被夺走，将其转化回α-酮戊二酸，并释放出自由氨，后者进入尿素循环。
由于这个反应可以在两个方向上进行，我们称其为可逆反应。
第二种结果是谷氨酸遇到酶天冬氨酸转氨酶（AST），并与草酰乙酸结合，形成天冬氨酸和α-酮戊二酸。像之前一样，氨基酸天冬氨酸携带着氨基，而天冬氨酸将直接进入尿素循环——实际上，它是唯一一个这样做的氨基酸！好了，现在我们已经在肝脏中产生了氨，尿素循环就可以开始了。尿素循环由一系列酶促反应组成，这些反应会改变其中底物的化学结构，直到最终生成尿素分子。
尿素循环的前两步发生在线粒体中，其余步骤发生在细胞质中。首先，第一反应的参与物是氨、二氧化碳和2个腺苷三磷酸（ATP）分子。一种叫做氨基甲酰磷酸合成酶1（CPS1）的酶将这些物质转化为一种叫做氨基甲酰磷酸的分子。如果我们分解这个分子的名称，“carb”指的是由二氧化碳提供的羧基，“-amoyl”指的是由氨气提供的氮基，而“phosphate”指的是来自两个ATP分子中的磷酸基团。![]()
这个过程的速度可以根据氨基甲酰磷酸合成酶1对氨气的亲和力而加快或减慢。
一种叫做N-乙酰谷氨酸的分子通过别构方式激活CPS1，意味着它与CPS1结合的部位不同于氨结合的部位。当它与CPS1结合时，N-乙酰谷氨酸会改变CPS1的物理形态，使它能够更有效地处理氨气，从而提高尿素合成的速度。
N-乙酰谷氨酸本身是由一种线粒体酶——N-乙酰谷氨酸合成酶（N-acetylglutamate synthetase）合成的，该酶将谷氨酸和乙酰辅酶A结合在一起。拥有足够的N-乙酰谷氨酸至关重要，因为如果没有它，CPS1对氨的亲和力就会很低。事实上，N-乙酰谷氨酸的基因缺陷可以导致氨积累到有毒水平。
在尿素循环的第二步，同样发生在线粒体中，鸟氨酸转氨酰化酶（ornithine transcarbamoylase）将鸟氨酸与氨基甲酰磷酸中的氨基甲酰部分结合，形成瓜氨酸，并在此过程中释放出自由磷酸。
事实上，鸟氨酸转氨酰化酶缺乏是导致氨水平升高（高氨血症）最常见的遗传原因。
接下来，瓜氨酸从线粒体进入细胞质，在那里它与天冬氨酸相遇。
精氨酸琥珀酸合成酶利用ATP分子的能量将瓜氨酸与天冬氨酸结合，形成精氨酸琥珀酸。
所以现在天冬氨酸提供了第二个也是最终的氮基，最终将成为尿素结构的一部分。接下来，酶精氨酸琥珀酸裂解酶将精氨酸琥珀酸分解成两种分子——延胡索酸和精氨酸。
让我们从延胡索酸开始。延胡索酸首先被转化为苹果酸，然后由苹果酸脱氢酶将苹果酸转化为草酰乙酸。草酰乙酸和谷氨酸被酶天冬氨酸转氨酶（AST）转化为天冬氨酸和α-酮戊二酸。
接下来是精氨酸。精氨酸被精氨酸酶分解以产生尿素和鸟氨酸。而鸟氨酸则朝相反的方向前进，进入线粒体，以便它可以进入下一个尿素循环。
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以上图片内容来源：Osmosis.org
https://www.osmosis.org/learn/Nitrogen_and_urea_cycle?from=/md/foundational-sciences/biochemistry-and-nutrition/biochemistry/biochemistry-and-metabolism/amino-acid-metabolism如发现文字或者图片错误，请留言或私信指正，因为每篇文章修改次数非常有限，所以我会在留言区置顶标记的错误😉公告：现在公众号内容已分类，可以通过主页三个板块浏览内容。![]()
