DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE LOS AMINOÁCIDOS

       La cadena carbonada de los AA, una vez que han perdido el grupo amino, puede seguir diferentes destinos metabólicos. Cuando su esqueleto carbonado se transforme en metabolitos que puedan convertirse en glucosa, los aminoácidos son denominados glucogénicos y cuando su cadena carbonada se transforma en Acetil-CoA y cuerpos cetónicos, los AA son llamados cetogénicos. Las cadenas carbonadas de algunos AA pueden derivar hacia ambos destinos.

          Las cadenas carbonadas de los veinte AA se degradan hacia tan sólo siete moléculas: piruvato, acetil-CoA, acetoacetil-CoA, á-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato y oxalacetato. Los AA glucogénicos: se degradan a piruvato, a-cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato u oxalacetato; luego por ello pueden ser precursores de la glucosa.

        Los AA cetogénicos: se degradan a acetil-CoA o acetoacetato, y de esta manera podrán convertirse en ácidos grasos o compuestos cetónicos. 

     

  Esta canalización entre enzimas continúa para el argininosuccinato, arginina y ornitina. Sólo se libera la urea a la reserva general de metabolitos del citosol.

CICLO DE LA UREA

 El ciclo de la urea comienza en el interior de las mitocondrias de los hepatocitos.

Reacciones:

1.  El primer grupo amino que ingresa al ciclo proviene del amoníaco libre intramitocondrial. El amoníaco producido 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 (+) por el N-acetilglutamato.

2.  El carbamoil-fosfato cede su grupo carbamoilo a la ornitina, para formar citrulina y liberar Pi. Reacción catalizada por la ornitina transcarbamoilasa. La citrulina se libera al citoplasma.

3.  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 necesita ATP y produce como intermediario de la reacción citrulil-AMP.

4.  El argininosuccinato se hidroliza por la arginino succinato liasa, para formar arginina libre y fumarato.

5.  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.

6.  La ornitina puede ser transportada a la mitocondria para iniciar otra vuelta del ciclo de la urea.

En resumen, el ciclo de la urea consta de dos reacciones mitocondriales y cuatro citoplasmáticas

conexión entre ambos ciclos, de la urea y de los ácidos tricarboxílicos, reducen el coste energético de la síntesis de urea. El ciclo de la urea conlleva la conversión de oxalacetato en fumarato y la posterior conversión del fumarato hasta oxalacetato producirá un NADH, que podrá generar 3 ATP en la respiración mitocondrial, lo que reduce el coste de la síntesis de urea.

Reacciones del ciclo de la urea:

1. L-ornitina

1.  Carbamil fosfato

1.  L-citrulina

1.  Argininosuccinato

1.  Fumarato

1.  L-arginina

1.  Urea

L-Asp L-aspartato

CPS-1 carbamil fosfato sintetasa I

OTC Ornitina transcarbamilasa

ASS argininosuccinato sintetasa

ASL argininosuccinato liasa

ARG1 Arginasa|arginasa 1

Pasos   Reactantes       Productos        Catalizado por Localización:

1          2ATP + HCO3− + NH4+      carbamoil fosfato + 2ADP + Pi          CPS1   mitocondria

2          carbamoil fosfato + ornitina    citrulina + Pi   OTC    mitocondria

3          citrulina + aspartato + ATP     argininosuccinato + AMP + PPi         ASS    citosol

4          argininosuccinato        Arg + fumarato           ASL    citosol

5          Arg + H2O     ornitina + urea ARG1 citosol

REGULACIÓN DEL CICLO DE LA UREA Y CONEXIÓN CON EL CICLO DE KREBS

      Regulación del Ciclo: 

   El flujo del N a través del ciclo de la urea dependerá de la composición de la dieta. Una dieta rica en proteínas aumentará la oxidación de los aminoácidos, produciendo urea por el exceso de grupos aminos, al igual que en una inanición severa.

        Las cinco enzimas se sintetizan a velocidades más elevadas, durante la inanición o en los animales con dieta rica en proteínas.

  La enzima carbamoil-fosfato-sintetasa I es activada alostéricamente por el N - acetilglutamato que se sintetiza a partir del acetil-CoA y el glutamato, por la N-acetilglutamato sintetasa; enzima que, a su vez, es activada por la arginina, aminoácido que se acumula cuando la producción de urea es lenta.

Conexión entre el Ciclo de la Urea y el Ciclo de Krebs:

1.  El fumarato producido en la reacción de la argininosuccinato liasa, ingresa a la mitocondria, donde es blanco de la fumarasa y malato deshidrogenasa para formar oxalacetato.

2.  El aspartato que actúa como dador de N en el ciclo de la urea se forma a partir del oxalacetato por transaminación desde el glutamato.

3.  Dado que las reacciones de los dos ciclos están interconectados se les ha denominado como doble ciclo de Krebs.

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