Ciclo de la Urea.
Si no se reutilizan para la síntesis de nuevos aminoácidos u otros productos nitrogenados, los grupos amino se canalizan a un único producto final de excreción. La mayoría de especies acuáticas, como por ejemplo los peces óseos, excretan el nitrógeno amínico en forma de amoníaco por lo que se les llama animales amonotélicos ; la mayoría de animales terrestres son ureotélicos , excretan el nitrógeno amínico en forma de urea; las aves y los reptiles son uricotélicos , excretan el nitrógeno amínico en forma de ácido úrico. Puesto que la excreción de amonio en forma de urea necesita un gran volumen de agua, esta circunstancia haría imposible el vuelo de las aves y provocaría una deshidratación de los reptiles de hábitats áridos. Razón por la cual, estas especies convierten el amoniaco en acido úrico, compuesto insoluble que se excreta en forma de masa semisólida de cristales de acido úrico en las heces. En la especie humana, el ion amonio es un compuesto muy toxico que se convierte en el hígado y el riñón en urea, en el llamado ciclo de la urea. Ésta pasa al torrente sanguíneo y es eliminada por la orina. En nuestro organismo, la glutamina, es el aminoácido encargado de almacenar de manera temporal, mantener dentro de los niveles aceptados y transportar el amonio. El proceso es el siguiente, el amonio cuando está en tejido se une al acido glutámico y, después de la reacción mediada por la glutamina sintasa, se forma la glutamina que pasa a la corriente circulatoria, desde d esde donde la captura el hígado y la convierte de nuevo en ácido glutámico, separándose el amonio por medio de la acción de la glutaminasa. Aspectos históricos. Esta ruta fue descubierta en 1932 por Hans Krebs (que más tarde también descubriría el ciclo del ácido cítrico) y un estudiante médico asociado, Kurt Henseleit. El ciclo de la urea fue la primera vía metabólica cíclica que se descubrió. Definición. El ciclo de la urea es una vía cíclica del catabolismo de aminoácidos que tiene como objetivo transformar el amonio poco soluble y muy toxico en urea que es hidrosoluble y menos toxica. Localización. El ciclo de la urea se lleva a cabo en el hígado, las enzimas que participan en este ciclo se localizan a nivel mitocondrial y citosólico.
Descripción de la vía. El ciclo de la urea consiste en una reacción preparatoria y una serie de cuatro reacciones catalizadas enzimáticamente, las primeras dos realizadas a nivel de la mitocondria y las ultimas en el citosol. Los grupos amino que forman a la urea provienen de la desaminacion de aminoácidos y del aspartato que aporta directamente un grupo amino a la citrulina para formar argininosuccinato.
1 L-ornitina 2 carbamil fosfato 3 L-citrulina 4 argininosuccinato 5 fumarato 6 L-arginina 7 urea L-Asp L-aspartato CPS-1 carbamil fosfato sintetasa I OTC Ornitina transcarbamilasa ASS argininosuccinato sintetasa ASL argininosuccinato liasa ARG1 Arginasa|arginasa 1
Reacción preparatoria o de preparación. La enzima participante es la carbamoilfosfato sintetasa I mitocondrial, que cataliza la condensación y activación con dos moléculas de ATP del NH4+ y HCO3- para formar carbamoilfosfato, que representa el primero de los dos nitrógenos que forman la molécula de la urea. Esta enzima en sentido estricto, no forma parte del ciclo de la urea.
Reacción 1 La molécula de carbamoilfosfato se transfiere a la ornitina por medio de la ornitina transcarbomoilasa para producir citrulina.
Reacción 2 La enzima argininosuccinato sintetasa, cataliza el acoplamiento entre citrulina y aspartato para generar al argininosuccinato. En esta reacción se incorpora el segundo átomo de nitrógeno. En este momento la molécula de urea ya forma parte del argininosuccinato, solo que aún se encuentra unida al aspartato.
Reacción 3 La enzima argininosuccinasa o argininosuccinato liasa, cataliza la escisión de la molécula de argininosuccinato para producir arginina y furamato.
Reacción 4 La última reacción es catalizada por la arginasa e involucra la hidrólisis de la molécula de arginina, para producir urea y ortinina.
Esquisometría del ciclo de la urea
Regulación. El flujo de nitrógeno a través del ciclo de la urea varía con la dieta de un organismo. Cuando la dieta es mayoritariamente proteína, la utilización de los esqueletos carbonados de los aminoácidos como combustible da lugar a la producción de mucha urea a partir del exceso de grupos amino. Durante la inanición prolongada, en la que la degradación de proteína muscular empieza a suministrar gran parte de la energía metabólica del organismo, también aumenta sustancialmente la producción de urea. Estos cambios en la demanda de actividad del ciclo de la urea se consiguen a largo plazo mediante la regulación de las velocidades de síntesis de los cuatro enzimas del ciclo de la urea y de la carbamilfosfato sintetasa I en el hígado. Los cinco enzimas se sintetizan a velocidades más elevadas durante la inanición o en los animales con dietas muy ricas en proteínas que en animales bien alimentados con dietas que contienen principalmente glúcidos y grasas. Los animales con dietas carentes de proteínas producen niveles más bajos de los enzimas del ciclo de la urea. En una escala de tiempo más corta, la regulación alostérica de al menos un enzima clave ajusta el flujo a través del ciclo de la urea. El primer enzima de la ruta, la carbamilfosfato sintetasa I, está activado alostéricamente por el N-acetilglutamato, que es sintetizado a partir del acetil-CoA y glutamato por la N-acetilglutamato sintasa. Este enzima cataliza el primer paso de la síntesis de novo de la arginina a partir de glutamato en plantas y microorganismos. Los mamíferos, sin embargo, tienen actividad N-acetilglutamato sintasa en el hígado pero carecen del resto de encimas necesarios para convertir glutamato en arginina. Por tanto, el uso de Nacetilglutamato para activar un paso en el ciclo de la urea resulta enigmático.
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