De ureumcyclus is een opeenvolging van biochemische reacties die erop gericht zijn deze verbinding uit ammoniak te produceren.
Ammoniak is een giftige stof, afkomstig uit het stikstofmetabolisme, die snel uit het lichaam moet worden verwijderd. Eliminatie kan plaatsvinden door directe uitscheiding of door uitscheiding na omzetting in minder giftige verbindingen.
Vissen scheiden ammoniak direct uit omdat het in water oplosbaar is en snel oplost.
Vogels en landdieren scheiden stikstof uit in de vorm van urinezuur.
Terrestrische dieren scheiden stikstof uit in de vorm van ureum, een verbinding die zeer goed oplosbaar is in water en niet giftig is voor cellen.
Bij mensen en zoogdieren is bijna 80% van de uitgescheiden stikstof in de vorm van ureum.
Waar vindt de ureumcyclus plaats?
De ureumcyclus vindt plaats in de cellen van de lever en in mindere mate in de nieren. Het begint in de mitochondriën en gaat naar het cytosol van de cel, waar het grootste deel van de cyclus plaatsvindt.
Ureumcyclus en Krebs-cyclus
De ureumcyclus is gekoppeld aan de Krebs-cyclus.
De reacties van de twee cycli zijn gerelateerd en sommige tussenproducten die in de Krebs-cyclus worden gevormd, zijn voorlopers van reacties voor de ureumcyclus.
Leer meer over Citroenzuurcyclus.
Stadia van de ureumcyclus
Het bestaat uit vijf reacties, twee in de mitochondriën en drie in het cytosol.
Elke stap wordt gekatalyseerd door een enzym. Er zijn dus vijf enzymen betrokken bij de ureumcyclus: carbamylfosfaatsynthetase, ornithine-transcarbamylase, arginine-succinaatsynthetase, arginine-succinaatlyase en arginase.
Kort samengevat verloopt de cyclus als volgt:
1. Het enzym carbamylfosfaatsynthetase, aanwezig in de mitochondriën, katalyseert de condensatie van ammoniak met bicarbonaat en vormt carbamoylfosfaat. Voor deze reactie is er het verbruik van twee ATP-moleculen.
2. De condensatie van ornithine, aanwezig in de mitochondriën, en carbamoylfosfaat genereert citrulline, onder invloed van het enzym ornithine-transcarbamylase. Citrulline wordt naar het cytosol getransporteerd en reageert met aspartaat om argininosuccinaat en fumaraat te genereren.
3. Het arginine-succinaatsynthetase-enzym, aanwezig in het cytosol, katalyseert de condensatie van citrulline en aspartaat, met de consumptie van ATP, en vormt argininosuccinaat.
4. Het enzym argininesuccinaatlyase katalyseert de transformatie van argininesuccinaat in arginine en fumaraat.
5. Ten slotte katalyseert het arginase-enzym de afbraak van arginine, waardoor ureum en ornithine ontstaan. Ornithine keert terug naar de mitochondriën en herstart de cyclus.
Stadia van de ureumcyclus
Functies van de ureumcyclus
De belangrijkste functie van de ureumcyclus is om giftige ammoniak uit het lichaam te verwijderen. Dat wil zeggen, het heeft de functie om ongewenste stikstof uit het lichaam te verwijderen.
Ureum wordt via de urine uit het lichaam van hogere dieren geëlimineerd. Elke dag wordt ongeveer 10 tot 20 g ammoniak verwijderd uit het lichaam van een gezonde volwassene.
Ureum en herkauwers
Ureum wordt gebruikt om herkauwers te voeren. Dit komt omdat het bij het bereiken van de pens van het dier wordt omgezet in ammoniak en CO2, dan beginnen de micro-organismen deze stikstofbron te gebruiken voor de synthese van nieuw eiwit.
Deze actie is belangrijk bij het aanvullen van de eiwitbron in de voeding en het leveren van afbreekbaar eiwit in de pens, wat zorgt voor een betere vezelvertering en microbiële eiwitsynthese.
