El Ciclo de la Urea
El ciclo de la urea es un mecanismo que permite la excreción de sustancias tóxicas para los diversos organismos. En el caso de los mamíferos, es la urea, en otros casos, como aves y reptiles, es ácido úrico.
La mayoría de los organismos tienen que lidiar con la excreción de desechos nitrogenados provenientes del catabolismo de proteínas y aminoácidos. En los organismos acuáticos, la forma más común de desechos de nitrógeno es el amoníaco (amonotelismo), mientras que los organismos terrestres desarrollaron formas de convertir el amoníaco toxico en urea (ureotelismo), o ácido úrico (uricotelismo). En general, las aves y los reptiles excretan ácido úrico, mientras que las especies restantes, incluidos los mamíferos, excretan urea.
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¿Dónde ocurre?
La urea se produce en órganos como el hígado, o células llamadas hepatocitos, y cumple un ciclo regular metabólico con una ruta muy similar a la de otros animales vertebrados que excretan toxinas de esta forma. Son moléculas similares a la urea, que en los seres humanos y otros mamíferos se le llama comúnmente orina. Este ciclo tiene una ruta que recorre los metabolismos en el hígado.
Vías del ciclo de la urea
El amoníaco se convierte en urea, en los hepatocitos del hígado, en cinco pasos, a través del ciclo de la urea: en las mitocondrias (primeros 2 pasos) y el citosol (últimos 3 pasos). La urea entonces viaja a través del torrente sanguíneo hasta el riñón y se excreta en la orina.
● Síntesis de fosfato de carbamoil: Este primer paso tiene lugar en la mitocondria de las células hepáticas. Aquí los iones de amonio reaccionan con dióxido de carbono (producto de la respiración mitocondrial) para formar carbamoil fosfato, catalizado por la enzima carbamoil fosfato sintetasa I.
● Síntesis de citrulina o carbamoil fosfato: Producido en el primer paso, reacciona con la ornitina en presencia de la ornitina-transcarbamoilasa para sintetizar la citrulina. Al igual que el oxaloacetato en el ciclo de Krebs, la ornitina desempeña un papel similar actuando como sustrato de aceptación en cada vuelta del ciclo. A través de un sistema de transporte, esta citrulina se transfiere ahora al citosol de las células hepáticas.
● Formación de arginosuccinato: En este paso dependiente de ATP, el carbono carbonilo de la citrulina es atacado por el único par de aminas en aspartato para producir arginosuccinato en presencia de arginiosuccinato sintetasa. En este paso, el segundo nitrógeno de urea es incorporado por condensación.
● Descomposición del arginosuccina: La arginosuccina se promueve en la escisión del arginosuccinato para dar arginina y fumarato de una manera reversible. El fumarato que se forma aquí se une al ciclo del ácido cítrico, formando un vínculo entre la urea y el ciclo del ácido cítrico.
● La formación de urea: La arginina producida en el paso anterior es descompuesta por la arginasa para dar urea y ornitina. La ornitina se recicla de nuevo a las mitocondrias para el siguiente ciclo.
Cinco enzimas participan en la formación de la urea. De éstas, las primeras cuatro se encuentran en todos los hepatocitos. Pero la última enzima arginasa se encuentra sólo en las células del hígado, asegurando así la formación de urea del producto final sólo en el hígado, a pesar de la formación de arginina en otros tejidos.
Importancia del ciclo de la urea
La importancia del ciclo de la urea realizado en las células del hígado o hepatocitos, es que contribuye a la eliminación de un compuesto llamado urea, que debe ser expulsado por los organismos vivos, debido a su toxicidad. En el caso del ser humano, el ciclo de la urea es útil para la expulsión, por medio de un proceso que se realiza en el hígado, y pasa al sistema urinario, para ser excretado al exterior; aves y reptiles eliminan ácido úrico mediante sus propias rutas metabólicas del ácido úrico. Este conjunto de reacciones permiten al organismo permanecer en equilibrio.
