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23.4: Ciclo de la urea
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Urea Cycle
 
TRANSCRIPCIÓN

23.4: Urea Cycle

23.4: Ciclo de la urea

The urea cycle describes how liver cells convert ammonia to urea. Ammonia is a toxic waste product of protein catabolism. Land animals must convert ammonia into the less toxic urea which can be safely eliminated by the kidneys through urine. Marine animals excrete ammonia directly, and the surrounding water dilutes the ammonia to safe levels.

There are five basic steps in the urea cycle:

  1. the conversion of ammonia (NH3) to carbamoyl phosphate
  2. the introduction of ornithine in the transformation of carbamoyl phosphate to citrulline
  3. the transformation of citrulline into arginosuccinate involving aspartate and chemical energy (ATP)
  4. the conversion of arginosuccinate into arginine with fumarate as a by-product
  5. the formation of urea and ornithine from arginine

Notice that ornithine is used in the second step and is regenerated in the last step. Since ornithine is recycled, the urea cycle is sometimes referred to as the ornithine cycle.

Elevated levels of blood ammonia, or hyperammonemia, results from an interruption of the urea cycle. This can occur at the organ level where scar tissue blocks the blood supply to the liver. Scar tissue, or cirrhosis, can result from chronic alcohol abuse, hepatitis B, or hepatitis C infection.

Within the liver cells, disruption of the urea cycle can also occur in any one of its five steps. Ornithine transcarbamylase deficiency (OTCD) is an inherited metabolic disorder that results in a full or partial enzyme deficiency in step 2, affecting the production of citrulline from ornithine and carbamoyl phosphate.

Hyperammonemia in adults, resulting from cirrhosis or late-onset metabolic disorders, can result in deficits in attention and other cognitive impairments. They are also at higher risk of death from liver failure. In neonates with early-onset enzyme deficiency, developmental delays can be expected. If not diagnosed and treated, these infants risk coma and death. How elevated ammonia damages the brain to produce cognitive and developmental delays is not yet fully understood; however, disturbances in amino acid and neurotransmitter levels, disruptions in ion channel function, and energy deficits in the brain have been proposed as possible mechanisms.

El ciclo de urea describe cómo las células hepáticas convierten el amoníaco en urea. El amoníaco es un producto de desecho tóxico del catabolismo proteico. Los animales terrestres deben convertir el amoníaco en la urea menos tóxica que puede ser eliminada de forma segura por los riñones a través de la orina. Los animales marinos excretan amoníaco directamente, y el agua circundante diluye el amoníaco a niveles seguros.

Hay cinco pasos básicos en el ciclo de la urea:

  1. la conversión de amoníaco (NH3)a fosfato carbamoil
  2. la introducción de la ornitina en la transformación del fosfato carbamoil a citrulina
  3. la transformación de la citrulina en arginosuccinato que implica aspartato y energía química (ATP)
  4. la conversión de arginosuccinato en arginina con fumarato como subproducto
  5. la formación de urea y ornitina a partir de arginina

Observe que la ornitina se utiliza en el segundo paso y se regenera en el último paso. Dado que la ornitina se recicla, el ciclo de la urea a veces se conoce como el ciclo de ornitina.

Los niveles elevados de amoníaco en sangre, o hiperammonemia, son el resultado de una interrupción del ciclo de la urea. Esto puede ocurrir a nivel de órgano donde el tejido cicatricial bloquea el suministro de sangre al hígado. El tejido cicatricial, o cirrosis, puede ser el resultado de abuso crónico de alcohol, hepatitis B o infección por hepatitis C.

Dentro de las células hepáticas, la interrupción del ciclo de la urea también puede ocurrir en cualquiera de sus cinco pasos. La deficiencia de ornitina transcarbamilasa (OTCD) es un trastorno metabólico hereditario que resulta en una deficiencia total o parcial de enzimas en el paso 2, que afecta la producción de citrulina a partir de ornitina y fosfato carbamoil.

La hiperamonemia en adultos, como resultado de la cirrosis o trastornos metabólicos de aparición tardía, puede provocar déficits en la atención y otros deterioros cognitivos. También tienen un mayor riesgo de muerte por insuficiencia hepática. En neonatos con deficiencia de enzimas de inicio temprano, se pueden esperar retrasos en el desarrollo. Si no son diagnosticados y tratados, estos bebés corren el riesgo de coma y muerte. Cómo el amoníaco elevado daña el cerebro para producir retrasos cognitivos y del desarrollo aún no se entiende completamente; sin embargo, alteraciones en los niveles de aminoácidos y neurotransmisores, interrupciones en la función del canal iónico, y déficits de energía en el cerebro se han propuesto como posibles mecanismos.


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