La excreción del nitrógeno.
la excreción del nitrógeno mediante la urea en la orina.
Los compuestos
nitrogenados son biomoléculas que contiene nitrógeno. Las más importantes son
las presentes en los ácidos nucleicos como bases nitrogenadas y en los
aminoácidos de las proteínas. El metabolismo es el proceso que utilizan las
células del cuerpo para convertir alimentos en energía, sin embargo, dentro de
este, ocurren muchas otras reacciones químicas que involucran productos que se
van creando conforme ocurre el metabolismo. Además, este consta de dos subprocesos:
el anabolismo que es hacer de algo pequeño algo grande, y el catabolismo que es
lo contrario a esto.
Este artículo se
centrará entonces en un proceso específico que comprende entre muchos otros el
metabolismo de los compuestos nitrogenados, es decir, el ciclo de la urea, el
cual resulta del catabolismo de los aminoácidos que produce grupos amino, los
cuales deben ser eliminados de alguna manera. Esta manera es mediante su
transformación a urea en el hígado, donde la mayor parte del nitrógeno se excreta
de esta manera y se encuentra en la orina.
Desde los inicios,
siempre ha estado presente el metabolismo de las diferentes sustancias que
residen en nuestro cuerpo y que cumplen con diversas funciones dentro de el
cuando se sintetizan, destruyen o transforman en otras. Sin embargo, el estudio
del ciclo de urea, fue un suceso de muchos años y esfuerzo de muchos químicos
del mundo por intentar explicar este importante proceso para poder mantener el
balance de nitrógeno en nuestro cuerpo.
Fue así como el ciclo
de la urea fue un hallazgo realizado por Hans Krebs y Kurt Henseleit en 1932, y
tiene una gran importancia en el mundo de la Bioquímica debido a que fue el
primer ciclo metabólico explicado completamente. Aunque fue descubierto en
1932, sus descripciones fueron escritas hasta 1937 y sus reacciones
individuales fueron descritas después por Sarah Ratney y Philip Cohen. En
conjunto lograron explicar cómo el cuerpo humano eliminaba el exceso de
nitrógeno que se producía como resultado de diversos procesos.
Los pasos del ciclo
de la urea
Este ciclo se realiza
en el hígado solamente, específicamente dentro de las mitocondrias y el citosol
de las células de este órgano: los hepatocitos, a donde llegan los átomos de
nitrógeno como grupos aminos asociados a la ananina o glutamato, que son
aminoácidos que desempeñan un papel muy importante para el transporte de
nitrógeno a la sangre.
En este punto, tal
vez surja la interrogante de qué relación tienen la sangre, el nitrógeno, la
urea, la orina y el hígado. En pocas palabras, el exceso de nitrógeno se debe
eliminar del cuerpo por medio de la urea que se encuentra en la orina y es
producida en el hígado para después liberarse al torrente sanguíneo. Se tiene
que recordar que la orina, de forma burda, es prácticamente sangre filtrada.
Explicado ya esto, se
puede proseguir con la descripción de los pasos que componen el ciclo de la
urea, el cual comienza con la transformación del amoníaco (NH3) a fosfato de
carbonil cuando se le agrega dióxido de carbono (CO2). Este primer paso
ocurre en la mitocondria y es catalizada por la enzima carbonil fosfato
sintetasa que necesita N-acetil glutamato y 2 moléculas de ATP para poder
activarse.
Como segundo paso,
este carbonil fosfato resultado se unirá con la ornitina produciendo asii la
citrulina. Este proceso es catalizado por la enzima llamada ornitina carbonil
transfereasa.
Recordemos que una
enzima es un potenciador para la realización de procesos dentro del cuerpo
humano y sin ellas prácticamente no podríamos sobrevivir. Además, se puede
notar que adquieren sus diversos nombres dependiendo de lo que hacen y los
compuestos con lo que se relacionan.
Continuamos entonces
con el tercer paso donde la citrulina se une con el aspartato generando así el
compuesto arganino succinato. Por otro lado, este proceso se lleva a cabo en
otra parte de la célula: el citosol y es catalizado por la arganino succinato
sintetasa la cual requiere 1 molecula de ATP.
En el siguiente
proceso, la enzima arganino succinato liasa no junta el arganino succinato con
otro compuesto, sino que lo destruye para formar la arginina y fumarato. Este
último tiene la oportunidad de entrar a otro ciclo o de transformase en
oxalacetato para convertirse en aspartato para así entrar otra vez al ciclo de
la urea.
Por otra parte, y
como último paso, la arginina resultada se une con una molécula de agua (H2O), proceso
catalizado por la arginasa, y así es como se produce la urea junto con otro
compuesto llamado ornitina. De esta manera, la urea se abre paso hacia el
torrente sanguíneo y la ornitina se va de nuevo a la matriz mitocondrial para
ser utilizada en el paso 2 de este ciclo.
Eliminación de la
urea
Los riñones son los
órganos fundamentales para la producción de la orina, ya que estos se
especializan en eliminar los desperdicios de la sangre y el exceso de agua
ayudando así a la homeostasis del cuerpo, es decir, su equilibrio de sustancias
químicas, como el nitrógeno.
Entonces, la urea
resultante del proceso metabólico previamente explicado, se va al torrente
sanguíneo, aproximadamente 30g se producen al día, pero esto puede variar
dependiendo de la dieta que se lleve a cabo. Y una propiedad de la urea es su
solubilidad en agua, por lo que los riñones cumplirán su función de filtración
para terminar eliminándola en la orina, donde están la mayoría de los
compuestos que tienen nitrógeno.
Relevancia clínica
Existen muchos tipos
de trastornos donde el ciclo de la urea se ve afectado pero el mas común es la
deficiencia de ornitina transcarbamilasa, la cual es una enfermedad congénita
donde se presenta la incapacidad para eliminar amoníaco debido a la carencia de
la ornitina transcarbamilasa, produciendo un estado de coma en los recién
nacidos a las 72 horas de su nacimiento.
Además, cabe resaltar
que existen ciertas condiciones que impulsan a que este ciclo se vea alterando
causando enfermedades como la precedente. Condiciones como enfermedades
hepáticas, ya sea agudas o crónicas, porque recordemos que el hígado es el
órgano donde tiene lugar este proceso metabólico.
Y es aquí entonces
donde reside la importancia que tiene todo este proceso, que en realidad es de
los más cortos y menos complejos de todos los que están ocurriendo dentro de
nuestro cuerpo justo en este momento.
Fuentes:
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nitrógeno. In C. L. Editores
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