Ciclo de la Urea - Bioquímica metabólica
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El ciclo de la urea es un proceso metabólico que permite a los seres vivos eliminar residuos nitrogenados, especialmente en mamíferos y anfibios que excretan urea. Se lleva a cabo en el hígado a través de una serie de reacciones enzimáticas, siendo la carbamoil fosfato sintetasa I el paso limitante del ciclo. Trastornos metabólicos asociados pueden resultar en hiperamonemia y otras manifestaciones neurológicas debido a deficiencias en las enzimas del ciclo.
Ciclo de la Urea - Bioquímica metabólica
- 1. Ciclo de la UREA Juan Carlos Fonseca Mata
- 3. 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.
- 4. 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.
- 5. • 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
- 6. 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.
- 7. 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.
- 9. El ciclo consta de 5 reacciones.
- 10. Reacción 1 Enzima: Carbamoil fosfato Sintetasa I (activador alosterico: N-acetilglutamato) - Requiere 2 ATPs - Paso limitante de la velocidad del ciclo.
- 11. Ciclo completo
- 12. Resumen de reacciones Rxn 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
- 15. 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
- 16. 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
- 18. La mayoría de los tejidos Hígado Músculo Ciclo de la Glucosa Alanina Glutamato Glutamina Glutamina sintetasa Glutamato Glutamina Aminoácidos Glutamato deshidrogenasa Alanina Piruvato Glucosa Glucosa Alanina Piruvato Glutaminasa Transporte y destino del amonio
- 19. 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.
- 20. 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 Bioquímica, 2° edición. Ediciones Omega, Barcelona 1995. Paginas:571-597. Mathews, Van Holden, Ahern, Bioquímica, 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.