Il ciclo dell'urea: le cinque tappe della formazione del composto che verrà escreto con le urine

La maggior parte degli animali terrestri eliminano l'azoto amminico sotto forma di urea e per questo motivo vengono definiti ureotelici. La formazione di urea avviene in una via metabolica definita ciclo dell'urea, scoperta nel 1932 da Hans Krebs (che solo più tardi scoprì il ciclo dell'acido citrico) e Kurt Henseleit. La produzione di urea avviene quasi esclusivamente nel fegato; successivamente raggiungerà per via ematica i reni, dove verrà escreta tramite le urine.

Il ciclo del glucosio-alanina: l'alanina trasporta l'ammoniaca dal muscolo al fegato

L'alanina ha un ruolo importante per trasportare i gruppi amminici fino al fegato in forma non tossica, grazie al ciclo del glucosio-alanina. 

Nei tessuti che degradano gli amminoacidi per produrre energia, i gruppi amminici vengono raccolti sotto forma di glutammato mediante la transamminazione. Il glutammato può essere trasformato in glutammina ed essere trasportato al fegato, oppure il suo gruppo α-amminico può essere trasferito, mediante l'azione dell'enzima alanina amminotransferasi, al piruvato, che è un prodotto facilmente disponibile nel muscolo grazie alla glicolisi.

La glutammina sintetasi forma la glutammina che trasporta ammoniaca attraverso il sangue

Nella maggior parte degli animali l'ammoniaca in eccesso viene convertita in un composto non tossico per essere trasportata per via ematica dai tessuti extraepatici al fegato e poi ai reni. Il glutammato viene sostituito dalla L-glutammina nelle funzioni di trasportatore.

Glutammato deidrogenasi: la seconda tappa del catabolismo degli amminoacidi libera il gruppo amminico

Subito dopo la reazione di transamminazione, in cui il gruppo amminico α degli amminoacidi viene trasferito all'α-chetoglutarato, generando in tal modo L-glutammato, è necessario dover rimuovere tale gruppo amminico, preparandolo per la successiva escrezione.

Transamminazioni: la prima tappa del catabolismo degli amminoacidi

Gli amminoacidi, derivati in gran parte dalla degradazione delle proteine della dieta o intracellulari, sono l'ultima classe di biomolecole la cui ossidazione fornisce il contributo per la generazione di energia metabolica nella cellula. Negli animali, gli amminoacidi possono subire la degradazione ossidativa in tre diverse situazioni metaboliche: (1) durante la sintesi e degradazione delle proteine cellulari, alcuni amminoacidi rilasciati possono essere degradati ossidativamente, e non sono necessari alla sintesi di altre proteine; (2) quando una dieta è ricca di proteine; (3) nel digiuno prolungato o nel diabete mellito, quando i carboidrati non sono disponibili o non sono utilizzati in modo adeguato.