Ciclo del nitrógeno y la urea
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Ciclo del nitrógeno y la urea
Bioquímica
Bioquímica y metabolismo
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El cuerpo humano genera numerosos productos de desecho y, afortunadamente, el riñón es capaz de deshacerse de la mayoría de ellos.
Sin embargo, hay un archienemigo al que el riñón no puede enfrentarse solo.
Entonces, el hígado acude al rescate.
El villano es el amoníaco.
El amoníaco es la principal toxina resultante del metabolismo de los aminoácidos.
Los aminoácidos están formados por un grupo de nitrógeno, un esqueleto de carbono y una cadena lateral que es única para cada aminoácido.
Cuando se metabolizan los aminoácidos, el nitrógeno se convierte en amoníaco, y el amoníaco es tóxico para las células.
Así que el amoníaco se traslada al hígado y se envía a través del ciclo de la urea, que es una serie de reacciones enzimáticas que convierten el amoníaco en urea.
El ciclo de la urea tiene lugar dentro de las mitocondrias, por lo que no afecta a las proteínas y orgánulos del citoplasma.
La urea puede entonces ser manejada fácilmente por el riñón.
Es algo parecido a lo que hace una madre pájaro al triturar un gusano para que sea más fácil de digerir para su cría.
En este caso, el hígado es la madre y el riñón, la cría.
Claro está que, antes, es preciso que el amoníaco llegue al hígado.
Y debe hacerlo con cuidado, porque es tóxico.
Así que, al igual que un prisionero, ha de ser acompañado en la circulación por un policía, hasta su prisión, que es la mitocondria del hígado.
Esto puede ocurrir de dos maneras.
La primera forma es utilizada por las células de todo el cuerpo.
La enzima glutamina sintetasa añade amoníaco al aminoácido glutamato para formar glutamina.
La glutamina puede pasar a la sangre, y esencialmente transportar el amoníaco alrededor del bloque, hasta llegar a una célula del hígado.
Una vez dentro de la mitocondria de una célula hepática, una enzima llamada glutaminasa escinde la glutamina en glutamato y amoníaco, y el amoníaco puede entonces entrar en el ciclo de la urea.
La segunda forma de desplazar el amoníaco la realizan principalmente las células del músculo esquelético.
En las células del músculo esquelético, la enzima glutamato deshidrogenasa incorpora amoníaco a la molécula alfa-cetoglutarato y la convierte en glutamato.
Pero a diferencia de la glutamina, el glutamato no puede abandonar la célula por sí mismo.
Necesita entregar de alguna manera su amoníaco a un aminoácido que pueda salir de la célula, y entra en juego la alanina.
Así, la enzima alanina transaminasa, o ALT, convierte el glutamato y el piruvato en alfa-cetoglutarato y alanina.
La alanina pasa a la sangre y acaba transportando amoníaco a una célula del hígado; una vez allí sufre la reacción inversa a la anterior.
La enzima alanina transaminasa convierte la alanina y el alfa-cetoglutarato en piruvato y glutamato.
En este punto, el amoníaco vuelve a formar parte del glutamato.
Estas dos vías terminan en el mismo punto en la célula hepática, en forma de glutamato.
A partir de ahí, el glutamato tiene dos destinos posibles.
Según el primero, el glutamato se encuentra con la misma enzima que incorporó el amoníaco al glutamato, la glutamato deshidrogenasa, y el amoníaco es arrebatado del glutamato, convirtiéndolo de nuevo en alfa-cetoglutarato y en amoníaco libre que entra en el ciclo de la urea.
Como esta reacción puede ocurrir en ambas direcciones, se llama reacción reversible.
El segundo resultado es que el glutamato se encuentra con la enzima aspartato transaminasa, o AST y se combina con el oxaloacetato para formar aspartato y alfa-cetoglutarato.
Al igual que antes, el aminoácido aspartato lleva el grupo amoníaco, y el aspartato entrará directamente en el ciclo de la urea.
De hecho es el único aminoácido que lo hace.
Aspectos destacados
en inglés
The nitrogen cycle is the process by which nitrogen is converted between its various chemical forms. One important aspect of the nitrogen cycle is the urea cycle, which involves biochemical reactions that produce urea from ammonia. The urea cycle takes place primarily in the liver, and to a lesser extent in the kidney. Its main role is to convert excess nitrogen in the body into urea, which is then excreted in the urine.