Karbamoilofosforan - Polski Serwis Naukowy

Karbamoilofosforan (karbamylofosforan), NH2-CO-OPO2−3 – organiczny związek chemiczny, mieszany bezwodnik kwasu karbaminowego i fosforowego. Powstaje endogennie w mitochondriach (gdzie wchodzi do cyklu ornitynowego biosyntezy mocznika) i w cytozolu (gdzie jest substratem do biosyntezy pirymidyn).

Cytozol, cytoplazma podstawowa, matriks cytoplazmy – płynny składnik cytoplazmy w którym znajdują się organelle. W tym układzie koloidalnym znajdują się składniki odżywcze, jony, białka, enzymy oraz produkty odpadowe metabolizmu z których część jest rozpuszczona w wodzie.

Cytrulina (kwas (S)-2-amino-5-ureidowalerianowy) - organiczny związek chemiczny z grupy α-aminokwasów, pochodna ornityny. Po raz pierwszy wyizolowano ją z arbuza. Bierze udział w cyklu mocznikowym, w którym powstaje z ornityny i karbamoilofosforanu w mitochondrium (reakcja katalizowana przez transkarbamoilazę ornitynową), a następnie jest wydzielana do cytozolu i przekształcana do kwasu argininobursztynowego z udziałem syntetazy argininobursztynowej.

Synteza karbamoilofosforanu

Karbamoilofosforan powstaje w mitochondriach w reakcji jonów HCO−3 z NH−4, katalizowanej przez syntetazę karbamoilofosforanową I. W reakcji przebiegającej w cytozolu źródłem azotu jest glutamina, a katalizatorem jest syntetaza karbamoilofosforanowa II.

Fosforylacja (biochemia) - proces endoenergetyczny polegający na przyłączeniu do białka reszty fosforanowej, przeprowadzany przez enzymy zwane kinazami, zużywające energię zgromadzoną w ATP. Ogólny schemat reakcji przestawia się następująco:

Mocznik (karbamid), CO(NH2)2 – . Jest to końcowy produkt przemiany białek i innych związków azotowych w organizmie, powstaje w cyklu ornitynowym. Jest wydalany z moczem, a w niewielkich ilościach z potem. Jego stężenie w osoczu wynosi 2,5–7,5 mmol/l.

Biosynteza karbamoilofosforanu rozpoczyna się od fosforylacji HCO−3 przez ATP, co prowadzi do powstania karboksyfosforanu (mieszanego bezwodnika fosforanowo-węglanowego). Ten reaguje następnie z jonem amonowym, tworząc kwas karbaminowy. W końcowym etapie druga cząsteczka ATP fosforyluje kwas karbaminowy, w wyniku czego powstaje karbamoilofosforan. Reakcja ta jest w zasadzie nieodwracalna.

Kwas asparaginowy (nazwa skrótowa Asp lub D; ; skróty "Asx" lub "B" oznaczają "kwas asparaginowy lub asparagina" czyli Asx = [Asp lub Asn]) – organiczny związek chemiczny z grupy aminokwasów białkowych o charakterze kwasowym. Anion karboksylowy tego kwasu (forma anionowa jest formą przeważającą w warunkach fizjologicznych) to asparaginian. Uczestniczy w syntezie puryn i pirymidyn oraz mocznika i AMPS z IMP. Zapotrzebowanie na niego jest w całości pokrywane przez syntezę w organizmie, zatem jest to aminokwas endogenny.

Nukleofil – to cząsteczka lub grupa, która, jak sama nazwa wskazuje, "lubi" dodatnio naładowane jądra innych atomów. Sama posiada nadmiar elektronów i w odpowiednich warunkach jest skłonna się nimi podzielić, czyli być ich donorem.

Schemat syntezy karbamoilofosforanu

Udział karbamoilofosforanu w syntezie cytruliny

Grupa karbamoilowa (−CONH2) karbamoilofosforanu, ze względu na obecność wiązania bezwodnikowego, łatwo reaguje z nukleofilami. W mitochondriach, w reakcji katalizowanej przez karbamoilotransferazę ornitynową, jest ona przenoszona na ornitynę, co prowadzi do powstania cytruliny. Jest to pierwszy etap biosyntezy mocznika w cyklu ornitynowym. Ornityna i cytrulina są aminokwasami, lecz nie są wykorzystywane do budowy białek.

PubChem jest bazą danych związków chemicznych zarządzaną przez National Center for Biotechnology Information (NCBI). który jest częścią National Library of Medicine, który z kolei jest instytucją podległą United States National Institutes of Health (NIH). Baza powstała w 2004 r., a jej głównym celem jest przyspieszenie badań nad lekami poprzez obniżenie kosztów dostępu do informacji.

Wydawnictwo Naukowe PWN SA – polskie wydawnictwo z siedzibą w Warszawie, założone w 1951, w obecnej formie prawnej działające od 1997. Jednostka dominująca grupy kapitałowej, w skład której wchodzi kilkanaście przedsiębiorstw, głównie wydawnictw.

Udział karbamoilofosforanu w syntezie zasad pirymidynowych

W cytozolu, w obecności karbamoilotransferazy asparaginianowej, grupa karbamoilowa karbamoilofosforanu przenoszona jest na asparaginian, co jest pierwszym etapem biosyntezy zasad pirymidynowych. Atomy C2−N3 pierścienia pirymidynowego pochodzą z karbamoilofosforanu, pozostałe z asparaginianu.

Mitochondrium (w liczbie mnogiej mitochondria) – otoczone błoną organellum, obecne w większości komórek eukariotycznych. Organella te mają różną wielkość, przeważnie od 2 do 8 μm, mogą też szybko zmieniać swój kształt i rozmiary. Są one miejscem, w którym w wyniku procesu oddychania komórkowego powstaje większość adenozynotrifosforanu (ATP) komórki, będącego jej źródłem energii[1]. Oprócz tego, mitochondria są zaangażowane w wiele innych procesów, takich jak sygnalizacja komórkowa, specjalizacja, wzrost i śmierć komórki, czy też kontrola cyklu komórkowego[2]. Nazwa pochodzi od greckiego μίτος (mitos) - nić oraz χονδρίον (chondrion) - ziarno.

Syntetaza karbamoilofosforanowa II, syntaza karbamoilofosforanowa II – cytoplazmatyczny enzym zapoczątkowujący szlak syntezy nukleotydów pirymidynowych.

Przypisy

Karbamoilofosforan – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
↑ Lubert Stryer: Biochemia. Wyd. 1. Warszawa: PWN, 1986, s. 536-537. ISBN 83-01-00140-2.
↑ Robert Kincaid Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell: Biochemia Harpera ilustrowana. Wyd. VI uaktualnione. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2010, s. 305-307. ISBN 978-83-200-4087-6.