Ciclo de la urea | Catabolismo de aminoácidos

Metabolismo

25 Dec 202305:00

Summary

TLDREste video explica el ciclo de la urea, un proceso bioquímico clave en el cuerpo humano para eliminar el amoníaco, una sustancia tóxica generada por el catabolismo de aminoácidos, bases nitrogenadas y la microbiota intestinal. El ciclo de la urea convierte el amoníaco en urea, que luego es excretada por la orina. Ocurre principalmente en los hepatocitos del hígado, con reacciones distribuidas entre la mitocondria y el citosol. El video también detalla las enzimas y reacciones involucradas, subrayando la importancia del ciclo en contextos de ayuno prolongado o alta ingesta proteica.

Takeaways

🧬 El ciclo de la urea ocurre principalmente en el hígado, específicamente en los hepatocitos, y sus reacciones se distribuyen entre la mitocondria y el citosol.
💧 El amoníaco, derivado del catabolismo de aminoácidos, bases nitrogenadas y microbiota intestinal, puede ser tóxico para el cuerpo humano.
🔄 El ciclo de la urea convierte el amoníaco en urea, que luego se excreta a través de la orina.
⚛️ El amoníaco reacciona con el ion bicarbonato en la matriz mitocondrial para formar carbamil fosfato, utilizando la enzima carbamil fosfato sintetasa 1.
🔋 La reacción de formación de carbamil fosfato requiere dos moléculas de ATP y magnesio como cofactor.
🧪 La citrulina, formada a partir de la reacción entre carbamil fosfato y ornitina, sale de la mitocondria y reacciona con aspartato para formar arginin succinato.
⚙️ El arginin succinato se convierte en arginina y fumarato, catalizado por la enzima arginin succinato liasa.
💧 La arginina es procesada por la enzima arginasa para generar ornitina y urea, y el ciclo se reinicia.
🧩 Los grupos amino de la urea provienen del amoníaco y el aspartato, mientras que el carbono proviene del ion bicarbonato.
🚀 El ciclo de la urea es más activo en contextos de ayuno prolongado, inanición y alta ingesta proteica, donde se generan más enzimas del ciclo.

Q & A

¿Qué es el ciclo de la urea y por qué es importante?
-El ciclo de la urea es un proceso bioquímico que permite al cuerpo eliminar el amoníaco, que es tóxico. Este ciclo convierte el amoníaco en urea, que luego se excreta a través de la orina, protegiendo al organismo de la toxicidad del amoníaco.
¿Dónde ocurre el ciclo de la urea en el cuerpo?
-El ciclo de la urea ocurre principalmente en el hígado, específicamente dentro de los hepatocitos. Sus reacciones están distribuidas entre la mitocondria y el citosol de estas células.
¿Cuál es la fuente principal de amoníaco en el cuerpo humano?
-El amoníaco se genera principalmente a partir del catabolismo de aminoácidos, bases nitrogenadas como purinas y pirimidinas, y también por la microbiota intestinal.
¿En qué forma existe el amoníaco en el cuerpo a pH fisiológico?
-A pH fisiológico, aproximadamente el 98% del amoníaco existe en forma de ion amonio, ya que el amoníaco se protona y se convierte en ion amonio.
¿Cuál es la primera reacción del ciclo de la urea?
-La primera reacción del ciclo de la urea ocurre en la matriz mitocondrial, donde el amoníaco reacciona con el ion bicarbonato para formar carbamil fosfato, catalizada por la enzima carbamil fosfato sintetasa 1.
¿Qué función tiene la ornitina en el ciclo de la urea?
-La ornitina, que proviene del citosol, reacciona con el carbamil fosfato en la mitocondria para formar citrulina, lo que permite continuar el ciclo de la urea.
¿Qué ocurre con la citrulina después de su formación?
-La citrulina sale de la mitocondria y reacciona con el aspartato, formando argininosuccinato en una reacción que requiere ATP y es catalizada por la argininosuccinato sintetasa.
¿Cuál es el paso limitante del ciclo de la urea?
-El paso limitante del ciclo de la urea es la reacción catalizada por la enzima carbamil fosfato sintetasa 1, que es regulada positivamente por el N-acetilglutamato.
¿De dónde provienen los grupos amino en la molécula de urea?
-Uno de los grupos amino de la urea proviene del amoníaco, mientras que el otro proviene del aspartato, que entra en el ciclo en la reacción catalizada por la argininosuccinato sintetasa.
¿En qué condiciones el ciclo de la urea está más activo?
-El ciclo de la urea se activa significativamente durante situaciones de ayuno prolongado, inanición o alta ingesta de proteínas, donde se observa un aumento en la producción de las enzimas del ciclo.

Outlines

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💡 Introducción al ciclo de la urea

En este video se aborda el ciclo de la urea, explicando dónde y por qué ocurre, así como las reacciones bioquímicas involucradas en el cuerpo humano. El amoníaco, que es un subproducto tóxico del catabolismo de aminoácidos y bases nitrogenadas, se elimina a través del ciclo de la urea, que convierte el amoníaco en urea para ser excretada en la orina. El ciclo ocurre principalmente en los hepatocitos del hígado y sus reacciones se distribuyen entre la mitocondria y el citosol.

🧬 Fuentes del amoníaco y su forma ionizada

El amoníaco proviene del catabolismo de aminoácidos, bases nitrogenadas y de la microbiota intestinal. En condiciones fisiológicas, el amoníaco se convierte mayoritariamente en ion amonio, lo que evita su toxicidad. Esta conversión ocurre porque el amoníaco se une a un protón en pH fisiológico, formando ion amonio o 'amoníaco protonado'.

🔄 Primera reacción del ciclo de la urea: formación de carbamil fosfato

El ciclo de la urea comienza en la matriz mitocondrial cuando el amoníaco reacciona con ion bicarbonato para formar carbamil fosfato. Esta reacción es catalizada por la enzima carbamil fosfato sintetasa 1, que requiere dos ATPs y magnesio como cofactor. Posteriormente, el carbamil fosfato reacciona con la ornitina para formar citrulina, liberando fósforo inorgánico.

🚀 Formación de argininosuccinato y continuación del ciclo

La citrulina, tras salir de la mitocondria, reacciona con el aspartato (un aminoácido) para formar argininosuccinato. Esta reacción requiere ATP y es catalizada por la argininosuccinato sintetasa. A continuación, el argininosuccinato se convierte en arginina y fumarato mediante la argininosuccinato liasa.

🌱 Formación de ornitina y liberación de urea

La arginina es procesada por la enzima arginasa, que convierte la arginina en ornitina y libera urea. La ornitina vuelve a entrar en la matriz mitocondrial para continuar el ciclo. Los grupos amino de la urea derivan tanto del amoníaco como del aspartato, y el carbono proviene del bicarbonato.

📊 Regulación y distribución del ciclo de la urea

El ciclo de la urea está dividido entre el citosol (tres reacciones) y la matriz mitocondrial (dos reacciones). El paso limitante del ciclo es la reacción catalizada por la enzima carbamil fosfato sintetasa 1, que es regulada positivamente por el N-acetilglutamato. En situaciones de ayuno prolongado, inanición o alta ingesta proteica, el ciclo se activa más debido a la mayor producción de las enzimas involucradas.

Mindmap

Keywords

💡Ciclo de la urea

El ciclo de la urea es un proceso bioquímico que ocurre en el hígado, encargado de convertir el amoníaco en urea para su excreción a través de la orina. Este ciclo es crucial para deshacerse del amoníaco, que es tóxico en altas concentraciones, y se lleva a cabo en los hepatocitos distribuyéndose entre la mitocondria y el citosol.

💡Amoníaco

El amoníaco es una sustancia tóxica que se genera en el cuerpo a partir del catabolismo de aminoácidos y bases nitrogenadas. En el video se menciona que el amoníaco debe ser convertido en urea a través del ciclo de la urea, ya que su acumulación en el cuerpo puede ser peligrosa.

💡Ornitina

La ornitina es un aminoácido no esencial que juega un papel importante en el ciclo de la urea. Es el compuesto que reacciona con el carbamil fosfato para formar citrulina, iniciando una serie de reacciones que culminan en la formación de urea. La ornitina vuelve a ingresar a la mitocondria para reiniciar el ciclo.

💡Carbamil fosfato

El carbamil fosfato es un intermediario clave en el ciclo de la urea, formado a partir del amoníaco y el bicarbonato. Su producción está catalizada por la enzima carbamil fosfato sintetasa 1, que requiere ATP y magnesio. Este compuesto reacciona con la ornitina para continuar el ciclo.

💡Citrulina

La citrulina es un intermediario que se forma cuando el carbamil fosfato reacciona con la ornitina en la mitocondria. Posteriormente, la citrulina se traslada al citosol donde reacciona con el aspartato para seguir con el ciclo de la urea. Esta reacción es esencial para el paso siguiente en la eliminación del amoníaco.

💡Aspartato

El aspartato es un aminoácido que juega un papel fundamental en el ciclo de la urea, ya que aporta uno de los grupos amino que se incorporan en la urea. Este aminoácido reacciona con la citrulina en el citosol para formar argininosuccinato, un paso clave del ciclo.

💡Arginina

La arginina es otro intermediario del ciclo de la urea que se forma a partir del argininosuccinato. Es procesada por la enzima arginasa para producir urea y ornitina, esta última reciclada en el ciclo. La arginina es clave en la etapa final de la producción de urea.

💡Amonio

El amonio es la forma ionizada del amoníaco, que es la predominante a pH fisiológico en el cuerpo. Aproximadamente el 98% del amoníaco existe como ion amonio. Es importante en el ciclo de la urea porque es una de las fuentes de los grupos amino que se eliminan en forma de urea.

💡Carbamil fosfato sintetasa 1

La carbamil fosfato sintetasa 1 es la enzima que cataliza el paso limitante del ciclo de la urea, convirtiendo el amoníaco y bicarbonato en carbamil fosfato. Este paso es crucial para iniciar el ciclo, y la enzima es regulada positivamente por el N-acetilglutamato, lo que asegura una respuesta adecuada en condiciones de alta ingesta proteica.

💡Fumarato

El fumarato es un subproducto que se genera durante el ciclo de la urea cuando el argininosuccinato se convierte en arginina. Este compuesto es importante porque conecta el ciclo de la urea con el ciclo de Krebs, facilitando el intercambio de intermediarios metabólicos entre ambos ciclos.

Highlights

El ciclo de la urea es crucial para la eliminación de amoníaco en el cuerpo humano.

El amoníaco se genera a partir del catabolismo de aminoácidos, bases nitrogenadas y la actividad de la microbiota intestinal.

El amoníaco es tóxico, y el ciclo de la urea lo convierte en urea, que se excreta por la orina.

El ciclo de la urea ocurre principalmente en los hepatocitos del hígado, distribuyéndose entre la mitocondria y el citosol.

El amoníaco se encuentra principalmente en forma de ion amonio en el cuerpo, aproximadamente en un 98% debido al pH fisiológico.

El ciclo de la urea comienza cuando el amoníaco reacciona con el bicarbonato para formar carbamil fosfato, utilizando la enzima carbamil fosfato sintetasa 1.

El carbamil fosfato reacciona con la ornitina para generar citrulina, una reacción catalizada por la ornitina transcarbamilasa.

La citrulina se transporta al citosol y reacciona con el aspartato para formar argininosuccinato, en un paso que requiere ATP.

La argininosuccinato se convierte en arginina y fumarato, con la participación de la enzima argininosuccinato liasa.

La arginina se convierte finalmente en ornitina y urea, catalizado por la arginasa, liberando agua.

Uno de los grupos amino de la urea proviene del amoníaco, y el otro proviene del aspartato.

El paso limitante del ciclo de la urea es catalizado por la carbamil fosfato sintetasa 1, que es regulada positivamente por el N-acetilglutamato.

En situaciones de ayuno prolongado o ingesta elevada de proteínas, el ciclo de la urea se vuelve más activo.

El ciclo de la urea mantiene los niveles de amoníaco en sangre entre 10 a 20 microgramos por decilitro.

La regulación y activación del ciclo de la urea aseguran la detoxificación efectiva del amoníaco en el cuerpo humano.