Ciclo da ureia
Esse ciclo é um dos principais metabolizadores de substâncias tóxicas! Vamos conhecê-lo?
A amônia (NH3) é um composto tóxico que é produzida pelo metabolismo do nitrogênio e proteínas, ela deve ser eliminada rapidamente do organismo.
Essa eliminação pode ocorrer de duas formas: por excreção direta ou por metabolização da amônia em compostos menos tóxicos.
A ureia (CH4N2O) é um composto orgânico com menor toxicidade que a amônia e ela é a principal excreta nitrogenada dos animais terrestres, principalmente os mamíferos.
Apesar disso, alguns animais excretarem amônia diretamente como os peixes. Para as aves o principal excreta nitrogenado é o ácido úrico.
Funções do ciclo da ureia
O ciclo da ureia tem como principal função produzir ureia a partir da metabolização da amônia.
Nos humanos, um indivíduo adulto saudável pode metabolizar de 10 a 20 gramas de amônia por dia através do ciclo da ureia.
Onde ocorre o ciclo da ureia?
O ciclo da ureia se inicia nas mitocôndrias das células do fígado e o processo é finalizado no citosol. Ele também pode ocorrer nas células dos rins, porém com menor frequência.
Etapas do ciclo da ureia
- Etapa 1 – Síntese de carbamoil-fosfato
Essa etapa ocorre na matriz mitocondrial onde acontece a condensação de gás carbônico (CO2) e amônia (NH3).
Esses compostos são unidos com gasto de energia (ATP) formando o carbamoil-fosfato.
- Etapa 2 – Síntese de citrulina
A etapa 2 acontece através de reações por vias enzimáticas. Os grupos de carbamoil-fosfato se unem as moléculas de ornitina com ajuda de enzimas.
Essa reação também é feita com gasto energético e tem como composto final moléculas de citrulina.
A citrulina é produzida na mitocôndria e é transportada através dos sistemas de membrana para o citoplasma da célula onde ocorrerão as outras etapas do ciclo da ureia.
- Etapa 3 – Síntese de argino-succinato
A etapa 3 é a primeira a ocorrer no citoplasma das células. A citrulina que foi transportada para fora das mitocôndrias é unida a uma molécula de aspartato (C4H7NO4) por ação enzimática.
O aspartato é um aminoácido que contém um grupamento amino (NH2) e é a segunda maior fonte de nitrogênio do ciclo da ureia.
Essa reação também necessita de ATP para ocorrer e ao final são formadas moléculas de argino-succinato.
- Etapa 4 – Síntese de arginina e fumarato
Na etapa 4, ações enzimáticas promovem a quebra das moléculas de argino-succinato formando uma molécula de arginina que detém o nitrogênio e uma de fumarato.
Paralelamente ao ciclo da ureia, o fumarato é hidratado e forma o composto malato. O malato será oxidado e ganhará elétrons formando o composto oxaloacetato.
Apesar de catalisadas por enzimas diferentes, as reações que formam o oxaloacetato são análogas no ciclo da ureia e no ciclo de Krebs.
No ciclo da ureia, o oxaloacetato formado irá reagir com o aminoácido glutamato dando origem a moléculas de aspartato que poderão alimentar a fase 3 do ciclo.
- Etapa 5 – Síntese de ureia
A etapa 5 é a conclusão do ciclo, onde será produzida a ureia. A arginina resultante da etapa 4 é quebrada através da ação de enzimas do fígado.
Essa reação irá liberar ureia que será filtrada pelos rins e eliminada pela urina. Além da ureia, essa reação irá produzir ornitina, que retornará para as mitocôndrias e poderão alimentar a etapa 2 do ciclo.
Ciclo da ureia e ciclo de Krebs
As reações do ciclo da ureia são interligadas às reações do ciclo de Krebs. O ciclo de Krebs é parte da respiração celular e tem como principal função produzir energia.
No entanto, durante o ciclo de Krebs são produzidos compostos secundários que são utilizados como precursores de algumas reações do ciclo da ureia.
Ureia e animais ruminantes
A ureia é utilizada como complemento na alimentação de muitos ruminantes. O organismo desses animais faz o processo inverso do ciclo da ureia, ou seja, metaboliza amônia e gás carbônico a partir de ureia.
Esse processo é essencial para a digestão desses animais, pois os microrganismos utilizam a amônia como fonte de nitrogênio para sintetizar novas proteínas.
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