O metabolismo de proteínas provenientes da dieta é uma das vias de produção de energia do organismo. Esse processo, porém, produz compostos nitrogenados tóxicos como a amônia (NH3), a qual precisa ser convertida em compostos menos tóxicos para ser eliminada pelo organismo. A ureia é um composto orgânico menos tóxico que a amônia, de fórmula química CH4N2O, sendo a principal excreta nitrogenada dos mamíferos.
Nesses animais, o conjunto de reações de conversão da amônia em ureia para a sua eliminação compõe o que chamamos de ciclo da ureia. Esse ciclo ocorre em células do fígado e, de forma simplificada, é composto por 5 etapas descritas a seguir.
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1a etapa: síntese do carbamoil-fosfato
A síntese da uréia se inicia na matriz da mitocôndria com a condensação do dióxido de carbono (CO2) com a amônia (NH3), fonte primária de nitrogênio, utilizando ATP para formar o composto chamado de carbamoil-fosfato.
2a etapa: carbamoil-fosfato mais ornitina formam a citrulina
Ainda na mitocôndria, ocorre a reação de união do grupo carbamoil-fosfato a uma molécula chamada de ornitina através de ação enzimática. Essa reação gera o composto chamado de citrulina, e para que ela ocorra é gasta energia proveniente de moléculas de ATP. A citrulina é então transportada da mitocôndria para o citoplasma da célula, onde vão ocorrer as outras reações do ciclo da ureia. Tanto a entrada da ornitina para a mitocôndria quanto a saída da citrulina da mesma mitocôndria, envolvem sistemas de transporte pela membrana interna mitocondrial.
3a etapa: citrulina mais aspartato formam argino-succinato
Já no citoplasma, a citrulina é ligada por ação enzimática a um aminoácido chamado de aspartato (C4H7NO4) através do grupamento amino (NH2) do aspartato, sendo este a segunda fonte de nitrogênio do ciclo. Essa reação é uma condensação que requer ATP, e ao final dela é formada a molécula chamada de argino-succinato.
4a reação: a quebra do argino-succinato forma arginina e fumarato
Nessa etapa ocorre a quebra da molécula de argino-succinato, catalisada por ação enzimática. Essa reação gera o aminoácido arginina, o qual retém o nitrogênio, e libera uma molécula de fumarato.
Como reações paralelas, porém importantes para o ciclo da ureia, temos a adição de água (H2O) ao fumarato formando um composto chamado de malato. O malato, ganha elétrons em um processo de oxidação, formando o composto chamado de oxaloacetato. Essas duas reações são análogas às do ciclo de Krebs da respiração celular, mas são catalisadas por enzimas diferentes. A partir daí, do oxaloacetato reage com o aminoácido glutamato, regenerando o aspartato, que pode ser usado novamente na 3ª etapa do ciclo.
5ª etapa: a quebra da arginina libera ureia e regenera ornitina
A última etapa do ciclo da ureia consiste na quebra da arginina, catalisada pela ação de enzimas do fígado, liberando a ureia, que vai ser filtrada pelos rins e eliminada na urina. Além dela, essa reação tem como produto, a ornitina, que torna a penetrar na mitocôndria para participar da 2ª etapa, fechando assim o ciclo da ureia.
Referências:
Da Poian, A. T.; Foguel, D.; Petretski, M. D.; Machado, O. L. T. 2007. Aula 18: Ciclo da uréia. In: Da Poian, A. T.; Foguel, D.; Petretski, M. D.; Machado, O. L. T. Bioquímica II, v. 2 – Rio de Janeiro: Fundação CECIERJ, 270 p.