Metabolismo del amonio y ciclo de la urea: pasos y enzimas

Resumen

El documento explica cómo se metaboliza el amonio en el organismo, con especial atención al papel del riñón y del hígado. Describe el ciclo de la urea, sus enzimas limitantes y los pasos de la reacción, desde la formación de carbamoil-fosfato hasta la liberación de urea y el regreso de la ornitina a la mitocondria.

Puntos clave

El amonio se sintetiza en el túbulo proximal renal a partir de la glutamina y su síntesis aumenta en la hemorragia digestiva, las crisis convulsivas y el ejercicio intenso.
El hígado degrada el amonio mediante el ciclo de la urea, que comienza en la mitocondria de los hepatocitos.
Las enzimas limitantes del ciclo son la carbamoil fosfato sintetasa, la ornitina transcarbamilasa, la argininosuccinato sintetasa, la argininosuccinato liasa y la arginasa.
El primer nitrógeno procede del amoníaco y el segundo del aspartato, que se condensa con la citrulina para formar argininosuccinato.
La arginasa citoplasmática hidroliza la arginina en urea y ornitina, y la ornitina vuelve a la mitocondria para iniciar otra vuelta del ciclo.

Ponte a prueba

Metabolismo del Amonio

En el metabolismo del amonio intervienen el riñón, músculo, intestino, hígado y cerebro. A nivel renal, el amonio se sintetiza en el túbulo proximal a partir de la glutamina y posteriormente se concentra en el intersticio medular, de donde es liberado a la circulación sistémica o es utilizado para facilitar la excreción de protones. La síntesis renal es un proceso dinámico dependiente del pH y del aporte de nitrógeno, el cual se incrementa de manera significativa en la hemorragia de tubo digestivo, crisis convulsivas y ejercicio intenso.

Metabolismo del Amonio en el Hígado

El hígado juega un papel fundamental en la degradación del amonio a través del ciclo de la urea. La arginina es un aminoácido esencial indispensable en el ciclo de la urea, en especial cuando la ingesta de nitrógeno es deficiente o cuando hay alteraciones de este ciclo.

Enzimas Limitantes del Ciclo de la Urea

Las enzimas limitantes del ciclo de la urea son:

Carbamoil fosfato sintetasa (CPS)
Ornitina transcarbamilasa (OTC)
Argininosuccinato sintetasa (ASS)
Liasa de ácido argininosuccínico y arginasa

Ciclo de la Urea

El ciclo de la urea se inicia en el interior de las mitocondrias de los hepatocitos y tiene las siguientes rutas metabólicas:

Pasos del Ciclo de la Urea

El primer grupo amino que ingresa al ciclo proviene del amoníaco libre intramitocondrial. El amoníaco sintetizado 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 de manera positiva por el N-acetilglutamato.
El carbamoil-fosfato cede su grupo carbamoilo a la ornitina, para formar citrulina y liberar fósforo. Reacción catalizada por la ornitina transcarbamoilasa. La citrulina se libera al citoplasma.
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 la argininosuccinato sintetasa citoplasmática. Enzima que requiere ATP y produce como intermediario de la reacción citrulil-AMP.
El argininosuccinato se hidroliza por la arginino succinato liasa, para formar arginina libre y fumarato.
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.
La ornitina puede ser transportada a la mitocondria para iniciar otra vuelta del ciclo de la urea.

2NH4 + HCO3 + 3ATP + H2O ------------------ urea + 2ADP + 4Pi + AMP + 5H

Preguntas frecuentes

¿Qué es el ciclo de la urea?

Es la ruta metabólica del hígado que transforma el amonio tóxico en urea, que puede eliminarse por la orina. Comienza en las mitocondrias de los hepatocitos.

¿Cuáles son las enzimas limitantes del ciclo de la urea?

Son la carbamoil fosfato sintetasa, la ornitina transcarbamilasa, la argininosuccinato sintetasa, la argininosuccinato liasa y la arginasa.

¿De dónde proviene el segundo grupo amino del ciclo de la urea?

Proviene del aspartato, que se produce en la mitocondria por transaminación, se exporta al citosol y se condensa con la citrulina.