Urea
La urea es un compuesto químico cristalino e incoloro, de fórmula CO(NH2)2. Se encuentra abundantemente en los riñones y en la materia fecal. Es el principal producto terminal del metabolismo de proteínas en el hombre y en los demás mamíferos. La orina humana contiene unos 20g por litro, y un adulto elimina de 25 a 39g diariamente.
En cantidades menores, está presente en la sangre, en el hígado, en la linfa y en los fluidos serosos, y también en los excrementos de los peces y muchos otros animales. También se encuentra en el corazón, en los pulmones, en los huesos y en los órganos reproductivos así como el semen. La urea se forma principalmente en el hígado como un producto final del metabolismo. El nitrógeno de la urea, que constituye el 80% del nitrógeno en la orina, procede de la degradación de los diversos compuestos con nitrógeno, sobre todo de los aminoácidos de las proteínas en los alimentos. En los mamíferos la urea se forma en un ciclo metabólico denominado ciclo de la urea. La urea está presente también en los hongos así como en las hojas y semillas de numerosas legumbres y cereales.
Es soluble en agua y en alcohol, y ligeramente soluble en éter. Se obtiene mediante la síntesis de Wöhler, que fue diseñada en 1828 por el químico alemán Friedrich Wöhler, y fue la segunda sustancia orgánica obtenida artificialmente, luego del oxalato de amonio.
Derivados
Los derivados de la urea formados por sustitución de alguno de los hidrógenos se denominan de tres maneras:
- Como productos sustitutivos de la urea. Por ejemplo metilurea CH3NHCONH2
- Si el grupo de la urea es denominado como sustituyente de otro compuesto principal, se utiliza el prefijo ureido- para el grupo H2N-CO-NH-. Por ejemplo, el nombre IUPAC de la citrulina es Ácido 2-amino-5-ureidopentanoico.
- Otro nombre que puede adquirir el grupo H2N-CO-NH- es carbamilamino. En el caso de la citrulina, también se puede llamar como Ácido 2-amino-5-carbamilaminopentanoico.
Si hay sustituyentes en ambos nitrógenos se pueden utilizar los locantes N y N' o 1 y 3, respectivamente.
Ciclo de la Urea
El hígado es el principal órgano donde se forma la urea: tres aminoácidos, la ornitina, citrulina y arginina, promueven la formación de urea en rebanadas del hígado; la enzima arginasa hidroliza la arginina y la convierte en ornitina y urea.
El amonio obtenido por la desaminación de los aminoácidos a través de la deshidrogenasa glutámica, es el sustrato de la carbamilfosfato sintetasa, enzima que junto con el CO2 y el ATP, cataliza la formación de carbamilfosfato, que es el alimentador por excelencia del ciclo de la urea. La reacción se lleva acabo en varias etapas y necesita de la N-Acetil glutamato como modulador alostérico positivo.
NH4 + CO2 + 2ATP + H2O H2N – C – O – PO3H2 + 2ADP + Pi O CARBAMILFOSFATO
El gasto de dos moléculas de ATP desplaza el equilibrio de la reacción a la derecha y fuerza la síntesis del carbamilfosfato. La ornitina se convierte en citrulina directamente por el paso del carbamilo del carbamilfosfato a la ornitina en la reacción de transcarbamilación. La citrulina es, por lo tanto, una carbamilornitina, cuya síntesis se realiza en la mitocondria de la cual sale al citosol para continuar el ciclo.
La formación de arginina es un proceso más complejo que requiere la presencia de aspartato, ATP y Mg+2. El primer paso es la formación de argino-succinato por la condensación (en presencia de ATP y Mg+2) de citrulina y aspartato. El argininosuccinato se fragmenta en arginina (lista para ser atacada por arginasa) y fumarato, que entra al ciclo de krebs y permite la regeneración de aspartato.
Finalmente, la arginasa hidroliza a la arginina en urea y ornitina, la cual queda disponible para penetrar a la mitocondria e iniciar el ciclo aceptando otro carbamilfosfato.
Dada la toxicidad y la necesidad de manejar concentraciones cambiantes de NH4+, el ciclo de la urea muestra una gran capacidad de ajuste pudiendo, de acuerdo con la dieta, formarse y eliminarse, cada 24 horas en condiciones normales, de 5 a 50 gramos de urea.
Los mecanismos de ajuste pueden ser lentos, requiriendo de 3 a 4 días para instalarse, por depender de la cantidad de enzimas presentes, o rápidos, bajo control hormonal, instalados en minutos, en este caso en relación con el mayor acopio de sustratos, sobre todo de acetil-glutamato, el modulador alostérico positivo de la carbamilfosfato sintetasa que forma carbamilfosfato, alimentador del ciclo.
Patologías
Cuando la función del riñón se ve alterada por distintas enfermedades, el riñón es menos eficiente en la excreción de la urea, por lo que sus concentraciones en sangre aumentan. Por lo tanto, una concentración en sangre aumentada puede indicar una disminución de la función renal, (por padecer diabetes o hipertensión, etc.) , o estar producida por medicamentos que afectan directamente a los riñones. Además, la urea puede aumentar cuando se produce una obstrucción del tracto urinario, (por cálculos urinarios o por tumores) o cuando se disminuye el flujo de sangre hacia los riñones, (como ocurre con la deshidratación y la insuficiencia cardiaca). También aumenta cuando la dieta es rica en proteínas, en la enfermedad de Addison, tras la destrucción de tejidos (como las quemaduras) o cuando se produce un sangrado gastrointestinal.
Una concentración disminuida en sangre puede estar causada por una dieta baja en proteínas, malnutrición o una lesión hepática.
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Véase También |
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