Структурна формула на аргинин и биосинтетични реакции
Аргининът е условно незаменима аминокиселина. По принцип аргининът се синтезира в човешкия организъм, така че не може да се класифицира като напълно незаменим хранителен елемент, но нуждата от него е много по-голяма, отколкото може да осигури собственото му производство, особено в детска възраст, така че трябва да се набавя в достатъчни количества с храната. За децата аргининът се счита за незаменима аминокиселина.
Заедно с по-малкия си брат лизин, аргининът принадлежи към групата на диаминомонокарбоксилните аминокиселини, т.е. има две аминови глави от двете страни на въглеродния скелет, допълнителна NH група е прикрепена към крайния въглероден атом и друга азотна молекула разрушава въглеродния скелет след четвъртия въглероден атом, т.е. аргининът има в състава си не една азотна молекула, както повечето аминокиселини, не две, като по-малкия брат лизин, а цели четири. Има голямо значение за работата в организма. Аргининът е аминокиселина с основни свойства, pH - 9,7-10,7.
Структурна формула на аргинин
В зависимост от позицията на аминоглавата спрямо въглеродния скелет, аминокиселината аргинин може да има различни конфигурации (изомери), които условно се наричат "лява" - L и "дясна" - D, тъй като те се отнасят една към друга като лява и дясна ръка. Само левите L-изомери на аминокиселините могат да работят в тялото. По време на химичния синтез се образува еднакво количество L и D изомери, крайният продукт изисква допълнително пречистване от баласт, а това са допълнителни разходи. Колкото по-чиста е аминокиселината, толкова по-скъпа е тя.
Биологична нужда
Дневната нужда от аргинин е: за деца - 4 g, завъзрастни - 5-6 g.
Биосинтеза на аргинин
Аргининът се синтезира в човешкото тяло в процеса на неутрализиране на амоняка. Амонякът NH3 се образува постоянно по време на мускулната работа в процеса на превръщане на аминокиселините в захари. Това е отровно съединение и за да се предотврати отравяне на клетките, трябва да се превърне в безопасни вещества. Един от пътищата за свързване на амоняка е синтезът на урея, който се случва в черния дроб, единственият орган, който съдържа аргиназа, ензим, който разгражда аргинина.
Процесът на синтезиране на урея, чийто страничен продукт е аргининът, е известен като орнитин цикъл на Кребс-Хензелайт. Реакциите на орнитиновия цикъл протичат в митохондриите и цитоплазмата на чернодробните клетки.
В митохондриите на черния дроб амонякът се свързва с въглероден диоксид и вода под въздействието на ензима карбамоил фосфат синтетаза в присъствието на магнезиеви йони и използвайки енергията на две ATP молекули.
Образува се веществото карбамоил фосфат.
След това аминогрупата от карбамоил фосфат се прехвърля към аминокиселината орнитин, което води до аминокиселината цитрулин.
Цитрулинът излиза от митохондриите в цитоплазмата на чернодробните клетки, където се извършват по-нататъшни трансформации: той се комбинира с аспартат (аспарагинова киселина), за да образува аргининосукцинат, с други думи, аргининосукцинова киселина.
Накрая аргининосукцинатът се разгражда на фумарат и аргинин.
Тук се намесва аргининът. Но в черния дроб, под въздействието на ензима аргиназа в присъствието на калциеви и магнезиеви йони, аргининът се разпада, образувайки урея и аминокиселината орнитин.
Орнитинът отново реагира с карбамоил фосфат и цикълът продължава.
Амонякът се доставя в черния дроб през порталната вена, номоже да се образува в митохондриите, когато аминоглавата на глутаминовата киселина, която е основният носител на аминогрупите в цялото тяло, се отцепи.
Пълен набор от ензими на орнитиновия цикъл се намира само в чернодробните клетки, но в бъбреците има ензими, които образуват и разграждат аргинин-янтарна киселина, т.е. в бъбречните клетки аргининът може да се образува и от цитрулин. Аргининът от бъбреците навлиза в различни органи и тъкани на човешкото тяло, включително черния дроб, където се разпада, за да образува урея.
Аргининът е прекурсор за синтеза на пролин, аминокиселина, която образува колаген, и глутаминова киселина, основният интегратор на аминогрупите в човешкото тяло. Обратното също е вярно: глутаминовата киселина (глутамат) е прекурсор на орнитин, който от своя страна е необходим за синтеза на аргинин.