Appunti di biochimica: il ciclo dell'urea

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Introduzione

Il ciclo dell'urea (conosciuto anche con il nome "ciclo ornitina") consiste in una serie di reazioni biochimiche che si verificano in molti animali, esso ha lo scopo di ridurre la concentrazione di ammoniaca (NH3) presente nel sangue (o in altri liquidi biologici) degli organismi viventi superiori. Questo ciclo è il primo ciclo metabolico scoperto cinque anni prima del ciclo TCA (o ciclo di Krebs). Nei mammiferi, il ciclo dell'urea si svolge principalmente nel fegato e in misura minore nel rene. Tutti gli organismi che non possono rimuovere facilmente e rapidamente l'ammoniaca, la convertono in un'altra sostanza meno tossica: l'urea o l'acido urico In questo articolo troverete alcuni appunti di biochimica inerenti il ciclo dell'urea.

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Alcune malattie genetiche, come errori congeniti del metabolismo o i casi di insufficienza epatica, comportano l'insufficienza del ciclo dell'urea. L'insufficienza epatica per esempio consiste in un accumulo di scorie azotate (principalmente di ammoniaca), che porta all'encefalopatia epatica. Il ciclo dell'urea è composto da cinque reazioni: 2 mitocondriali e 3 citosoliche. Il ciclo comporta la conversione di due gruppi amminici, uno da NH4 +, uno da Asp e un atomo di carbonio da HCO3- (l'ornitina, rappresenta il vettore di questi atomi). Una molecola di NADH viene ridotta, durante la conversione, in ammonio dall'enzima glutammato.

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Il glutammato rappresenta il vettore non tossico dei gruppi amminici; esso provvede a fornire lo ione ammonio, che è utilizzato nella sintesi iniziale della carbamoilfosfato. Il fumarato rilasciato nel citoplasma viene quindi convertito durante la fumarasi citosolica in ossalacetato citosolico, generando una ridotta NADH. L'ossalacetato è uno degli acidi cheto, preferito dalle transaminasi, che viene trasformato in aspartato, mantenendo sempre il flusso di azoto nel ciclo dell'urea.

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I due NADH prodotti, sono in grado di fornire l'energia sufficiente per la formazione di 4 ATP (mentre un NADH citosolico fornisce solo 1,5 ATP alla navetta di glicerolo-3-fosfato); questo processo consente la produzione netta di un legame di fosfato ad alta energia per il ciclo dell'urea. Tuttavia, se è in corso la gluconeogenesi nel citosolico, quest'ultimo equivalente, viene utilizzato per pilotare l'inversione della fase GAPDH, invece di generare ATP. Gli enzimi del ciclo che restano vengono controllati dalle concentrazioni dei loro substrati, in modo tale che le carenze ereditate negli enzimi del ciclo diversi ARG1 non comportino una significativa diminuzione della produzione di urea.

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