Ciclo dell'urea, biochimica

Ciclo dell'urea

Il ciclo dell'urea avviene per alcune reazioni all'interno del citosol e altre all'interno del mitocondrio. Il ciclo inizia con l'ammoniaca, che deriva dal catabolismo delle proteine. Il gruppo amminico, nel citosol, entra nel mitocondrio e si trasforma in glutammato.

Funzionamento nel mitocondrio

Se la cellula è un epatocita, il glutammato entra nel ciclo dell'urea nel mitocondrio. Se è una cellula muscolare, il glutammato non può essere smaltito, in quanto il ciclo dell'urea non è attivo nei muscoli. In tal caso, il glutammato viene esportato nel sangue per arrivare al fegato.

In pratica, l'azoto accumulato nei tessuti sotto forma di NH₂ (come alanina o glutammina) deve arrivare nel fegato per essere smaltito nel ciclo dell'urea, che avviene solo nel fegato. Il ciclo inizia con tre reazioni che avvengono all'interno dei mitocondri degli epatociti e prosegue con tre reazioni nel citosol.

Condizioni particolari

In condizioni particolari, gli enzimi del ciclo dell'urea devono lavorare più velocemente a causa di un eccesso di gruppi amminici da smaltire. Tali condizioni includono:

• Una dieta ricca di proteine
• Demolizione delle proteine del muscolo e del fegato durante il digiuno o attività fisica prolungata

Regolazione del ciclo dell'urea

La regolazione del ciclo dell'urea avviene a livello dell'enzima carbamilfosfato sintetasi, che è attivato allostericamente da N-acetilglutammato. Questo enzima è sintetizzato a partire da acetil-CoA e glutammato in una reazione catalizzata dalla N-acetilglutammato sintasi.

La presenza del N-acetilglutammato nel mitocondrio indica un eccesso di glutammato da smaltire. Gli enzimi rimanenti del ciclo dell'urea sono controllati dalla concentrazione dei loro substrati.

Reazioni del ciclo dell'urea

Per produrre una molecola di urea sono necessari due gruppi amminici. Questi gruppi di azoto vengono introdotti nel ciclo come segue:

• Se i gruppi amminici arrivano al fegato dai tessuti come glutammina, avviene una reazione di deaminazione catalizzata dalla glutaminasi, trasformando la glutammina in glutammato e gruppo ammonio. Il primo azoto entra nel ciclo come carbamilfosfato.
• L'altro atomo di azoto entra nel ciclo dell'urea grazie al glutammato, formato dalla glutammina. Il glutammato subisce una reazione di transaminazione catalizzata da un'amminotransferasi con un alfa-chetoacido, che è l'ossalacetato.