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Reacciones: • 1. El primer grupo amino que ingresa al ciclo proviene del amoníaco libre intramitocondrial. El amoníaco producido en las mitocondrias, se utiliza junto con el bicarbonato (producto de la respiración celular), para producir carbamoil-fosfato. Reacción dependiente de ATP y catalizada por la carbamoil-fosfato-sintetasa I. Enzima alostérica y modulada (+) por el N-acetilglutamato. • 2. El carbamoil-fosfato cede su grupo carbamoilo a la ornitina, para formar citrulina y liberar Pi. Reacción catalizada por laornitinatranscarbamoilasa. La citrulina se libera al citoplasma. • 3. El segundo grupo amino procedente del aspartato (producido en la mitocondria por transaminación y posteriormente exportado al citosol) se condensa con la citrulina para formar argininosuccinato. Reacción catalizada por laargininosuccinatosintetasa citoplasmática. Enzima que necesita ATP y produce como intermediario de la reacción citrulil-AMP. • 4. El argininosuccinato se hidroliza por la argininosuccinatoliasa, para formar arginina libre y fumarato. • 5. El fumarato ingresa en el ciclo de Krebs y la arginina libre se hidroliza en el citoplasma, por la arginasa citoplasmática para formar urea y ornitina. • 6. La ornitina puede ser transportada a la mitocondria para iniciar otra vuelta del ciclo de la urea. • En resumen, el ciclo de la urea consta de dos reacciones mitocondriales y cuatro citoplasmáticas
ENERGÉTICA DEL CICLO • El ciclo de la urea reúne dos grupos amino y un bicarbonato, para formar una molécula de urea: • 1. La síntesis de la urea requiere 4 Pi de alta energía. 2 ATP para formar el carbamoil - P y un ATP para producir argininosuccinato. En la segunda reacción el ATP se hidroliza a AMP y PPi, que puede ser nuevamente hidrolizado para dar 2 Pi. • 2. Se ha calculado que los animales ureotélicos pierden cerca del 15% de la energía procedente de los aminoácidos en la producción de urea. • 3. Algunos animales compensan esta perdida (bovinos) por transferencia de la urea al rumen, donde los microorganismos la utilizan como fuente de amoníaco para la síntesis de aminoácidos. Este proceso incluso disminuye el consumo de agua. • La conexión entre ambos ciclos, de la urea y de los ácidos tricarboxílicos, reducen el coste energético de la síntesis de urea. El ciclo de la urea conlleva la conversión de oxalacetato en fumarato y la posterior conversión del fumarato hasta oxalacetato producirá un NADH, que podrá generar 3 ATP en la respiración mitocondrial, lo que reduce el coste de la síntesis de urea.
REGULACIÓN DEL CICLO • La enzima carbamoil-fosfato-sintetasa Ies activada alostéricamente por el N - acetilglutamatoque se sintetiza a partir del acetil-CoA y el glutamato, por la N-acetilglutamatosintetasa; enzima que, a su vez, es activada por la arginina, aminoácido que se acumula cuando la producción de urea es lenta. • En individuos con deficiencias congénitas de enzimas del ciclo, distintas a la arginasa, el sustrato correspondiente se acumula, lo que provoca un aumento de la velocidad de la reacción deficiente, por lo que la velocidad del ciclo se mantiene baja. No obstante se producen acumulaciones de los sustratos precedentes, hasta el amoniaco, lo que causa finalmente una hiperamonemia. El cerebro es particularmente sensible a las [ ] elevadas de amonio.
TRANSPORTE DEL GRUPO AMINO DESDE LOS TEJIDOS HACIA EL HÍGADO
El hábitat natural determina la ruta de excreción del nitrógeno • La síntesis de urea no es la única ruta, ni siquiera la más común, para excretar el amoníaco. La base para las diferentes formas moleculares en que se excretan los grupos amino se encuentra en la anatomía y en la fisiología de los organismos en relación con su hábitat natural. • En los peces óseos (animales amonotélicos), el hígado es el lugar principal del catabolismo de los aminoácidos. El amonio producido por transdesaminación se libera simplemente del hígado a la sangre para su transporte a las branquias, y es rápidamente eliminado de la sangre a medida que el agua pasa a través de las branquias. Así pues, los peces óseos no requieren un complejo sistema urinario. • Los queconvierten el nitrógeno amínico en purinas, las cuales se catabolizan a ácido úrico, un compuesto bastante insoluble que se excreta en las heces en forma de masa semisólida de cristales de ácido úrico. Para tener la ventaja de excretar el nitrógeno amínico en esta forma, las aves y reptiles llevan a cabo un trabajo metabólico considerable; la ruta desde los grupos amino de los aminoácidos a las purinas y al ácido úrico es un proceso complejo y que requiere energía.
