Prof. Maria Nicola GADALETAProf. Maria Nicola GADALETA

E-mail: m.n.gadaleta@biologia.uniba.it

Facoltà di Scienze Biotecnologiche

Corso di Laurea in

Biotecnologie Sanitarie e Farmaceutiche

Biochimica e Biotecnologie Biochimiche

DISPENSA N. 26 BISDISPENSA N. 26 BIS

Catabolismo degli amminoacidi Catabolismo degli amminoacidi –– Ciclo dellCiclo dell’’ ureaurea

Ciclo dell’urea

Reazione generale del ciclo dell’urea

Il ciclo dell’urea ha luogo in due compartimenti de lle 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’argi nina dall’argininosuccinato (questa reazione rilascia fumaratoche 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 sintetasi1(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 sintasisono:

Acetil CoAGlutammatoArginina

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 uncarrier.

2) reazione E=ornitinatranscarbamilasi

E

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-AM P, vedi fig. 13.17). La reazione èseguita dalla scissione del pirofosfato in 2 Pi ad opera della pirofosfatasi inorganica.

3) reazione E= argininosuccinato sintetasi