El ciclo de la urea (también conocido como ciclo de la ornitina ) es un ciclo de reacciones bioquímicas que produce urea (NH 2 ) 2 CO a partir de amoníaco (NH 3 ). Este ciclo ocurre en organismos ureotélicos . El ciclo de la urea convierte el amoníaco altamente tóxico en urea para su excreción. [1] Este ciclo fue el primer ciclo metabólico que se descubrió ( Hans Krebs y Kurt Henseleit , 1932), cinco años antes del descubrimiento del ciclo TCA . Este ciclo fue descrito con más detalle más adelante por Ratner y Cohen. El ciclo de la urea tiene lugar principalmente en elhígado y, en menor medida, en los riñones .
El catabolismo de aminoácidos da como resultado amoníaco residual. Todos los animales necesitan una forma de excretar este producto. La mayoría de los organismos acuáticos , u organismos amonotélicos , excretan amoníaco sin convertirlo. [1] Los organismos que no pueden eliminar de manera fácil y segura el nitrógeno como amoníaco, lo convierten en una sustancia menos tóxica, como la urea , a través del ciclo de la urea, que ocurre principalmente en el hígado. La urea producida por el hígado luego se libera en el torrente sanguíneo , donde viaja a los riñones y finalmente se excreta en la orina . El ciclo de la urea es fundamental para estos organismos, ya que si el nitrógeno o el amoníaco no se eliminan del organismo puede ser muy perjudicial.[2] En especies que incluyen aves y la mayoría de los insectos , el amoníaco se convierte en ácido úrico o su sal de urato , que se excreta en forma sólida .
Todo el proceso convierte dos grupos amino, uno de NH+
4y uno de aspartato , y un átomo de carbono de HCO−
3, al producto de excreción relativamente no tóxico urea . [3] Esto ocurre a costa de cuatro enlaces de fosfato de "alta energía" (3 ATP hidrolizados a 2 ADP y un AMP ). La conversión de amoníaco a urea ocurre en cinco pasos principales. El primero es necesario para que el amoniaco entre en el ciclo y los cuatro siguientes forman parte del ciclo mismo. Para entrar en el ciclo, el amoniaco se convierte en fosfato de carbamoilo . El ciclo de la urea consta de cuatro reacciones enzimáticas: una mitocondrial y tres citosólicas . [1] [4] Esto utiliza 6 enzimas. [3] [4] [5]
1 L - ornitina
2 carbamoil fosfato
3 L - citrulina
4 argininosuccinato
5 fumarato
6 L - arginina
7 urea
L -Asp L - aspartato
CPS-1 carbamoil fosfato sintetasa I
OTC Ornitina transcarbamoilasa
ASS argininosuccinato sintetasa
ASL argininosuccinato liasa
ARG1 arginasa 1
Antes de que comience el ciclo de la urea, el amoniaco se convierte en fosfato de carbamoilo. La reacción es catalizada por carbamoil fosfato sintetasa I y requiere el uso de dos moléculas de ATP . [1] El fosfato de carbamoilo luego ingresa al ciclo de la urea.
Dado que el fumarato se obtiene eliminando el NH 3 del aspartato (por medio de las reacciones 3 y 4), y PP i + H 2 O → 2 P i , la ecuación se puede simplificar de la siguiente manera: