Ciclo de la urea

 En animales amoniotélicos, por ejemplo, peces óseos, el amoníaco se libera rápidamente de la sangre en las branquias, gracias al gran volumen de agua que pasa a través de éstas. Las bacterias y protozoos simplemente liberan el amoníaco al medio en que el agua es abundante, donde se disuelve este compuesto

Mientras que los animales uricotélicos, las aves y reptiles, la disponibilidad de agua es limitada. Puesto que la excreción de urea por la orina necesita un gran volumen de agua, esta circunstancia haría imposible el vuelo de las aves y provocaría una deshidratación de los reptiles que habitan hábitats áridos. Para evitar esto, el amoniaco se convierte en ácido úrico, compuesto insoluble que se excreta en forma de masa semisólida de cristales de ácido úrico en las heces.

En la especie humana, ureotélica, el ión amonio es un compuesto muy tóxico que se convierte en el hígado y el riñón en urea, en el llamado ciclo de la urea. Ésta pasa al torrente sanguíneo y es eliminada por el riñón en la orina.

 

La acumulación de amonio tiene consecuencias tóxicas. Por lo tanto se debe eliminar con la misma rapidez con la con la que se genera. Los animales acuáticos eliminan directamente amonio gracias a que pueden captar y expulsar cantidades ilimitadas de agua. En cambio los animales terrestres necesitan

trasformarlo en un compuesto que pueda excretarse sin que ello implique una pérdida importante de agua. Las aves y los reptiles producen ácido úrico y los mamíferos urea. La urea se forma a lo largo de una secuencia de cinco reacciones en el hígado, de la cuales cuatro forman un ciclo:

1) En la mitocondria, la enzima mitocondrial cabamoil fosfato sintetasa I, que técnicamente no forma parte del ciclo de la urea, cataliza la reacción limitante. Condensa amonio y bicarbonato para formar carbamoil fosfato, quien proporcionauno de los dos átomos de nitrógeno de la urea. Esta reacción es irreversible y

requiere de 2 ATP. En los eucariotas la carbamoil fosfato sintetasa II es citosólica, usa glutamina como donador de nitrógeno y esta involucrada en la síntesis de pirimidinas.

2) El grupo carbamoil del carbamoil fosfato es transferido a la ornitina formando citrulina. Esto ocurre dentro de la mitocondria gracias a la ornitinatranscarbamoilasa. La citrulina debe salir de la mitocondria para que pueda continuar el ciclo de reacciones.

3) La citrulina, en el citosol, se condensa con el aspartato produciendo argininsuccinato, el aspartato proporciona el segundo átomo de nitrógeno de la urea. La argininsuccinato sintetasa, responsable de la reacción, requiere de dos enlaces de alta energía del ATP.

4) El argininsuccinato se convierte en arginina al liberar fumarato, con la participación de la argininosuccinasa. La arginina es el precursor inmediato de la urea. En el ciclo de Krebs el fumarato se transforma en oxalacetato, el cual por transaminación se convierte nuevamente en aspartato.

5) Por último la arginasa hidroliza a la arginina con lo que se restaura la ornitina y se libera la urea. La urea es excretada a través de la orina y la ornitina es trasladada a la mitocondria, para que nuevamente reaccione con el carbamoil fosfato y el ciclo continúe.