النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
Ammonia Metabolism
المؤلف:
Denise R. Ferrier
المصدر:
Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
الجزء والصفحة:
6-11-2021
1218
Ammonia Metabolism
Ammonia is produced by all tissues during the metabolism of a variety of compounds, and it is disposed of primarily by formation of urea in the liver. However, the blood ammonia level must be kept very low, because even slightly elevated concentrations (hyperammonemia) are toxic to the central nervous system (CNS). Therefore, a mechanism is required for the transport of nitrogen from the peripheral tissues to the liver for ultimate disposal as urea while keeping circulating levels of free ammonia low.
A. Sources
Amino acids are quantitatively the most important source of ammonia because most Western diets are high in protein and provide excess amino acids, which travel to the liver and undergo transdeamination (that is, the linking of the aminotransferase and GDH reactions), producing ammonia. [Note: The liver catabolizes straight-chain amino acids, primarily.] However, substantial amounts of ammonia can be obtained from other sources.
1. Glutamine: An important source of plasma glutamine is from the catabolism of BCAA in skeletal muscle. This glutamine is taken up by cells of the intestine, the liver, and the kidneys. The liver and kidneys generate ammonia from glutamine by the actions of glutaminase (Fig. 1) and GDH. In the kidneys, most of this ammonia is excreted into the urine as NH4+, which provides an important mechanism for maintaining the body’s acid–base balance through the excretion of protons. In the liver, the ammonia is detoxified to urea and excreted.
[Note: α-Ketoglutarate, the second product of GDH, is a glucogenic precursor in the liver and kidneys.] Ammonia is also generated by intestinal glutaminase. Enterocytes obtain glutamine either from the blood or from digestion of dietary protein. [Note: Intestinal glutamine metabolism also produces alanine, which is used by the liver for gluconeogenesis, and citrulline, which is used by the kidneys to synthesize arginine.]
Figure 1: Hydrolysis of glutamine to form ammonia (NH3).
2. Intestinal bacteria: Ammonia is formed from urea by the action of bacterial urease in the lumen of the intestine. This ammonia is absorbed from the intestine by way of the portal vein, and virtually all is removed by the liver via conversion to urea.
3. Amines: Amines obtained from the diet and monoamines that serve as hormones or neurotransmitters give rise to ammonia by the action of monoamine oxidase.
4. Purines and pyrimidines: In the catabolism of purines and pyrimidines, amino groups attached to the ring atoms are released as ammonia.
B. Transport in the circulation
Although ammonia is constantly produced in the tissues, it is present at very low levels in blood. This is due both to the rapid removal of blood ammonia by the liver and to the fact that several tissues, particularly muscle, release amino acid nitrogen in the form of glutamine and alanine, rather than as free ammonia.
1. Urea: Formation of urea in the liver is quantitatively the most important disposal route for ammonia. Urea travels in the blood from the liver to the kidneys, where it passes into the glomerular filtrate.
2. Glutamine: This amide of glutamate provides a nontoxic storage and transport form of ammonia (Fig. 2). The ATP-requiring formation of glutamine from glutamate and ammonia by glutamine synthetase occurs primarily in skeletal muscle and the liver but is also important in the CNS, where it is the major mechanism for the removal of ammonia in the brain. Glutamine is found in plasma at concentrations higher than other amino acids, a finding consistent with its transport function. [Note: The liver keeps blood ammonia levels low through glutaminase, GDH, and the urea cycle in periportal (close to inflow of blood) hepatocytes and through glutamine synthetase as an ammonia scavenger in the perivenous hepatocytes.] Ammonia metabolism is summarized in Figure 3.
Figure 2: Synthesis of glutamine. ADP = adenosine diphosphate; Pi = inorganic phosphate; NH3 = ammonia.
Figure 3: Ammonia (NH3) metabolism. Urea content in the urine is reported as urinary urea nitrogen, or UUN. Urea in blood is reported as BUN (blood urea nitrogen). [Note: The enzymes glutamate dehydrogenase, glutamine synthetase, and carbamoyl phosphate synthetase I fix NH3 into organic molecules.]