Prof. Maria Nicola GADALETA
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Facoltà di Scienze Biotecnologiche
Corso di Laurea in
Biotecnologie Sanitarie e Farmaceutiche
Biochimica e Biotecnologie Biochimiche
DISPENSA N. 26 BIS
Catabolismo degli amminoacidi – Ciclo dell’urea
Ciclo dell’urea
Reazione generale del ciclo dell’urea
Il ciclo dell’urea ha luogo in due compartimenti delle cellule epatiche : il
citosol e i mitocondri.
Al ciclo dell’urea partecipano 5 enzimi:
(1) la carbamilfosfato sintetasi,
(2) l’ornitina transcarbammilasi,
(3) l’argininosuccinato sintetasi,
(4) l’arginino succinasi,
(5) l’arginasi.
Gli enzimi 1 e 2 si trovano nei mitocondri, mentre gli enzimi 3-5 sono
citosolici. L’ornitina e la citrullina (aminoacidi non proteici) devono essere
trasportati attraverso la membrana mitocondriale da specifici trasportatori, o
carrier.
Figura 13.17 Il ciclo dell’urea e le reazioni di ingresso dei gruppi amminici. Gli enzimi che catalizzano queste
reazioni sono distribuiti tra la matrice mitocondriale ed il citosol. Un gruppo amminico entra nel ciclo dell’urea sotto
forma di carbamil fosfato (tappa 1), prodotto nella matrice mitocondriale; l’altro, che entra nella tappa 2, deriva
dall’aspartato, anch’esso prodotto nella matrice mitocondriale per transaminazione dell’ossalacetato con
glutammato, reazione catalizzata dall’aspartato amminotransferasi. Il ciclo dell’urea è costituito da 4 tappe: 1)
formazione della citrullina da ornitina e carbamil fosfato; 2) formazione dell’argininosuccinato, attraverso
l’intermedio citrullil-AMP; 3) formazione dell’arginina dall’argininosuccinato (questa reazione rilascia fumarato
che entra nel ciclo di Krebs); 4) formazione dell’urea. La reazione dell’arginasi rigenera anche l’ornitina, il
composto di partenza del ciclo.
1°reazione
carbamilfosfato sintetasi
1(CPS1)
Il carbamilfosfato è un’anidride mista, quindi è un composto
ad “alta energia”.
E’ il donatore di un gruppo carbamilico attivato; per la sua
sintesi sono usati 2 gruppi fosforici terminali dell’ATP.
La carbamilfosfato sintetasi 1(CPS1) è un enzima
mitocondriale diverso dalla forma citoplasmatica CPS2 che è
necessaria per la biosintesi dei nucleotidi.
CPS1 è un enzima allosterico: richiede come modulatore
positivo N-acetil glutammato.
Effettori allosterici positivi della
N-acetilglutammato sintasi sono:
Acetil CoA
Glutammato
Arginina
2) reazione
E=ornitinatranscarbamilasi
E
La reazione catalizzata dall’ornitinatranscarbamilasi ha luogo nei
mitocondri.
Il carbamilfosfato dona il suo gruppo carbamilico ad una ornitina con
formazione di citrullina.
La citrullina ha un gruppo ureidico che non può ancora dare origine
all’urea.
La citrullina esce dai mitocondri attraverso un carrier.
3) reazione
E= argininosuccinato sintetasi
Nel citosol viene inserito sotto forma di aspartato il secondo gruppo ammidico,
che a sua volta lo ha ricevuto per transaminazione dell’ossalacetato dal glutammato.
Il trasferimento alla citrullina di questo secondo gruppo avviene mediante una
reazione di condensazione fra il gruppo amminico dell’aspartato e il carbonio
carbonilico della citrullina (intermedio citrullil-AMP, vedi fig. 13.17). La reazione è
seguita dalla scissione del pirofosfato in 2 Pi ad opera della pirofosfatasi inorganica.
