Ciclo de la UREA

Juan Carlos Fonseca Mata

Ciclo del Nitrógeno

Excreción de Nitrógeno Los seres vivos tienen la necesidad de eliminar

residuos nitrogenados debido su potencial toxicidad. Tales desechos son producidos, principalmente, por el catabolismo de sustancias proteicas.Por su producto de excreción los animales

pueden clasificarse en:Ureotélicos: Excretan urea. Anfibios y

mamíferos (incluyendo al humano).

Uricotélicos: Excretan ácido úrico. Moluscos, insectos, reptiles y aves.

Amoniotélicos: Excretan amoniaco. Animales marinos.

*Algunas arañas eliminan nitrógeno excretando cristales de guanina.

Las plantas producen urea, y son capaces de romperla mediante la enzima ureasa en CO2 y amoniaco, los cuales son reutilizados en su anabolismo.

(NH2)2CO + H2O CO2 + NH3

Ureasa

Organismos unicelulares difunden amoniaco por difusión a través de su membrana.

• Formas de EXCRECIÓN del nitrógeno procedente del catabolismo de los aminoácidos.

• Ruta cíclica.

• Descubierta en 1932 por Hans Krebs y Kurt Henseleit.

• UREA se sintetiza en HÍGADO se transporta a RIÑONES a través del SISTEMA CIRCULATORIO.

Ciclo de la Urea

Se obtiene por:

Transformaciones

Enzimáticas

Amoniaco

Tóxico.

Proviene de la Desaminación.

Concentraciones superiores a 50 μM/L dañan el

sistema nervioso.

Urea

No tóxica.

Soluble en agua.

Se desecha fácilmente.

Ciclo de la Urea Ocurre exclusivamente en HÍGADO. Localización: MATRIZ MITOCONDRIAL y CITOSOL.

NH4: Proviene de desminación de aminoácidos. HCO3 -: Proviene del CO2 de la respiración celular. Aspartato: generado en la mitocondria por transaminación.

UREA

Aspartato

NH4+

Amoniaco

UREA

El ciclo consta de 5 reacciones.

Reacción 1

Enzima: Carbamoil fosfato Sintetasa I (activador alosterico: N-acetilglutamato)

- Requiere 2 ATPs - Paso limitante de la velocidad

del ciclo.

Ciclo completo

Resumen de reaccionesRxn

Reactantes Productos Enzima Localización

1 2 ATP + HCO3− +

NH4+

Carbamoil fosfato + 2 ADP + Pi

Carbamoil fosfato sintetasa I

Mitocondria

2 Carbamoil fosfato + Ornitina

Citrulina + Pi Ornitina carbamoil

transferasa

Mitocondria

3 Citrulina + Aspartato + ATP 

Argininosuccinato + AMP + PPi

Argininosuccinato sintetasa

Citosol

4 Argininosuccinato Arginina + Fumarato

Argininosuccinato liasa

Citosol

5 Arginina + H2O Ornitina + UREA Arginasa Citosol

Formación de Carbamil fosfato (paso 1): 2 ATP

Ingreso de Aspartato (paso 3): 1 ATP AMP + PPi 2 Pi

EN TOTAL: 3 ATP

Gasto energético del ciclo de la urea

Regulación a corto plazo

Regulación a largo plazo

Carbamil fosfato sintetasa I (Reacción 1)

(+) N-Acetil glutamato

Biosíntesis de las enzimas del ciclo

(+) Aumento proteínas de la dieta

Aumento degradación proteínas endógenas (Inanición )

Regulación

Formación de N-Acetilglutamato.

La mayoría de los tejidos Hígado Músculo

Ciclo de la Glucosa Alanina

Glutamato

Glutamina

Glutamina sintetasa

Glutamato

Glutamina

Aminoácidos

Glutamato deshidrogenasa

AlaninaPiruvato

Glucosa Glucosa

Alanina Piruvato

Glutaminasa

Transporte y destino del amonio

Trastornos metabólicos relacionados al Ciclo de la Urea

Trastorno Alteración metabólica Características

Hiperamonemia tipo 1 Deficiencia de la carbamoil fosfato sintasa I

Niveles muy altos de amoníaco (>100 mol/L)en la sangre. Manifestaciones neurológicas, llegando a retraso mental y muerte.

Hiperamonemia tipo 2 Deficiencia en la ornitina transcarbomoilasa

Niveles altos de amoniaco y arginina en sangre. Manifestaciones neurológicas.

Citrulinemia Deficiencia de arginino succinato sintasa.

Aumento de niveles de citrulina y amoniaco. Produce manifestaciones neurológicas. Puede provocar daño cerebral.

Arginosuccinicaciduria Ausencia de argininosuccinasa Acumulación de acido arginosuccinico. Puede provocar coma y daño cerebral permanente.

Hiperargininemia Competencia por la arginina con la lisina y cisteína para reabsorberse en el túbulo renal

Altas concentraciones de arginina en sangre y liquido cerebroespinal. Manifestaciones neurologicas.

Bibliografía Murray, R.K. et al. Harper Bioquímica Ilustrada. 16ª edición.

Editorial Manual Moderno. México, 2004. Páginas: 277-284. Martín Cuenca, Eugenio. Fundamentos de Fisiología. 1ª

edición. Editorial Parainfo. Madrid, 2006. Páginas: 217-220. Lenhinger, A.L Bioquimica, 2° edición. Ediciones Omega,

Barcelona 1995. Paginas:571-597. Mathews, Van Holden, Ahern, Bioquimica, 3° Edición

Adisson Wisley, Madrid 2002. Paginas: 791- 885 Garrindo, P.A, Teijón, J.M, Fundamentos de bioquímica

metabólica, Editorial Tebar, 2° Edición, Madrid 2006.