Il ciclo dell'urea è una sequenza di reazioni biochimiche volte a produrre questo composto dall'ammoniaca.
L'ammoniaca è una sostanza tossica, proveniente dal metabolismo dell'azoto, che deve essere rapidamente eliminata dall'organismo. L'eliminazione può avvenire per escrezione diretta o per escrezione dopo la conversione in composti meno tossici.
I pesci espellono l'ammoniaca direttamente poiché è solubile in acqua e si dissolve rapidamente.
Gli uccelli e gli animali terrestri espellono l'azoto sotto forma di acido urico.
Gli animali terrestri espellono azoto sotto forma di urea, un composto molto solubile in acqua e non tossico per le cellule.
Nell'uomo e nei mammiferi, quasi l'80% dell'azoto escreto è sotto forma di urea.
Dove avviene il ciclo dell'urea?
Il ciclo dell'urea avviene nelle cellule del fegato e, in misura minore, nel reni. Inizia nei mitocondri e si sposta nel citosol della cellula, dove avviene la maggior parte del ciclo.
Ciclo dell'urea e ciclo di Krebs
Il ciclo dell'urea è legato al ciclo di Krebs.
Le reazioni dei due cicli sono correlate e alcuni prodotti intermedi formati nel ciclo di Krebs sono precursori di reazioni per il ciclo dell'urea.
Impara di più riguardo Ciclo di Krebs.
Fasi del ciclo dell'urea
Consiste di cinque reazioni, due all'interno dei mitocondri e tre nel citosol.
Ogni passaggio è catalizzato da un enzima. Pertanto, ci sono cinque enzimi coinvolti nel ciclo dell'urea: carbamil-fosfato sintetasi, ornitina-transcarbamilasi, arginina-succinato sintetasi, arginina-succinato liasi e arginasi.
In breve, il ciclo si presenta come segue:
1. L'enzima carbammilfosfato sintetasi, presente nei mitocondri, catalizza la condensazione dell'ammoniaca con il bicarbonato e forma il carbamoilfosfato. Per questa reazione c'è il consumo di due molecole di ATP.
2. La condensazione dell'ornitina, presente nei mitocondri, e del carbamoilfosfato genera la citrullina, sotto l'azione dell'enzima ornitina-transcarbamilasi. La citrullina viene trasportata nel citosol e reagisce con l'aspartato per generare argininosuccinato e fumarato.
3. L'enzima arginina-succinato sintetasi, presente nel citosol, catalizza la condensazione di citrullina e aspartato, con il consumo di ATP, e forma argininosuccinato.
4. L'enzima arginina succinato liasi catalizza la trasformazione dell'arginina succinato in arginina e fumarato.
5. Infine, l'enzima arginasi catalizza la degradazione dell'arginina, dando origine a urea e ornitina. L'ornitina ritorna ai mitocondri e riavvia il ciclo.
Fasi del ciclo dell'urea
Funzioni del ciclo dell'urea
La funzione principale del ciclo dell'urea è eliminare l'ammoniaca tossica dal corpo. Cioè, ha la funzione di eliminare l'azoto indesiderato dal corpo.
L'urea viene eliminata dal corpo degli animali superiori attraverso l'urina. Ogni giorno vengono rimossi circa 10-20 g di ammoniaca dal corpo di un adulto sano.
Urea e ruminanti
L'urea è usata per nutrire i ruminanti. Questo perché, una volta raggiunto il rumine dell'animale, si trasforma in ammoniaca e CO2, quindi i microrganismi iniziano a utilizzare questa fonte di azoto per la sintesi di nuove proteine.
Questa azione è importante per integrare la fonte proteica nella dieta e fornire proteine degradabili nel rumine, che garantisce una migliore digestione delle fibre e sintesi proteica microbica.
