- Por Susha Cheriyedath, M.Sc.Revisado por Yolanda Smith, B.Pharm.
En los seres humanos y los mamíferos, casi el 80% del nitrógeno excretado es en forma de urea, que se produce a través de una serie de reacciones que ocurren en el citosol y la matriz mitocondrial de las células del hígado. Estas reacciones se denominan colectivamente ciclo de la urea o ciclo de Krebs-Henseleit.
El amoníaco es un producto tóxico del metabolismo del nitrógeno que debe ser eliminado de nuestro cuerpo. El ciclo de la urea o ciclo de la ornitina convierte el exceso de amoníaco en urea en las mitocondrias de las células del hígado. La urea se forma, luego entra en el torrente sanguíneo, es filtrada por los riñones y finalmente se excreta en la orina.
La reacción global para la formación de urea a partir del amoníaco es la siguiente:
2 Amoníaco + CO2 + 3ATP —> urea + agua + 3 ADP
Pasos del ciclo de la urea
El ciclo de la urea es una serie de cinco reacciones catalizadas por varias enzimas clave. Los dos primeros pasos del ciclo tienen lugar en la matriz mitocondrial y el resto de los pasos tienen lugar en el citosol. Así, el ciclo de la urea abarca dos compartimentos celulares de la célula hepática.
- En el primer paso del ciclo de Krebs-Henseleit, el amoníaco producido en la mitocondria se convierte en carbamoil fosfato mediante una enzima llamada carbamoil fosfato sintetasa I. La reacción puede darse de la siguiente manera:
NH3 + CO2 + 2ATP → fosfato de carbamoilo + 2ADP + Pi
- El segundo paso implica la transferencia de un grupo carbamoilo desde el fosfato de carbamoilo a la ornitina para formar citrulina. Este paso es catalizado por la enzima ornitina transcarbamoilasa (OTC) . La reacción se da de la siguiente manera:
Fosfato de carbamoilo + ornitina → citrulina + Pi
La citrulina así formada es liberada al citosol para ser utilizada en el resto de pasos del ciclo.
- El tercer paso es catalizado por una enzima llamada argininosuccinato sintetasa, que utiliza la citrulina y el ATP para formar un intermedio citrulilo-AMP, que reacciona con un grupo amino del aspartato para producir argininosuccinato. Esta reacción puede darse de la siguiente manera:
Citrulina + ATP + aspartato → argininosuccinato + AMP + PPi
- El cuarto paso implica la escisión del argininosuccinato para formar fumarato y arginina. La argininosuccinato liasa es la enzima que cataliza esta reacción, que puede representarse como sigue:
Argininosuccinato → arginina + fumarato
- En el quinto y último paso del ciclo de la urea, la arginina se hidroliza para formar urea y ornitina. Esto es catalizado por la arginasa y puede darse de la siguiente manera:
Arginina → urea + ornitina
La reacción global puede darse de la siguiente manera:
2NH3 + CO2 + 3ATP g urea + 2ADP + AMP + PPi + 2Pi
Significado del ciclo de la urea
El objetivo principal del ciclo de la urea es eliminar el amoníaco tóxico del organismo. Cada día se eliminan del cuerpo de un adulto sano entre 10 y 20 g de amoníaco. Un ciclo de la urea disfuncional significaría una cantidad excesiva de amoníaco en el cuerpo, lo que puede conducir a la hiperamonemia y a las enfermedades relacionadas. La deficiencia de una o más de las enzimas clave que catalizan varias reacciones en el ciclo de la urea puede causar trastornos relacionados con el ciclo. Los defectos en el ciclo de la urea pueden causar vómitos, coma y convulsiones en los recién nacidos. A menudo se diagnostica erróneamente como septicemia y se trata con antibióticos en vano. Incluso 1 mm de exceso de amoníaco puede causar daños graves e irreversibles.
Diagnóstico de los defectos del ciclo de la urea
En el diagnóstico de los trastornos del ciclo de la urea se utiliza habitualmente un aminograma sanguíneo. La concentración de los aminoácidos portadores de nitrógeno, la glutamina y la alanina, en el plasma está elevada en caso de deficiencia de OTC. En los bebés, los niveles elevados de ácido orótico en la orina pueden ser un indicador de deficiencia de OTC. Los niveles elevados de citrulina y argininosuccinato en sangre también se observan en los casos de citrulinemia.
En los niños mayores, estos trastornos pueden presentarse en forma de fallo de crecimiento, retraso psicomotor y anomalías de comportamiento. Por lo tanto, la monitorización y cuantificación del amoníaco en sangre y del ácido orótico en orina son cruciales en los pacientes con síntomas neurológicos inexplicables.
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Escrito por
Susha Cheriyedath
Susha es licenciada en Ciencias (B.Sc.) en Química y Máster en Bioquímica por la Universidad de Calicut, India. Siempre tuvo un gran interés por las ciencias médicas y de la salud. Como parte de su máster, se especializó en bioquímica, con énfasis en microbiología, fisiología, biotecnología y nutrición. En su tiempo libre, le encanta cocinar una tormenta en la cocina con sus experimentos de horneado súper desordenados.
Última actualización 27 de febrero de 2019Citaciones
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