El cicle de la urea és el procés metabòlic en el qual es processen els derivats proteics i es genera urea com a producte final.
Si no es reutilisen per a la síntesis de nous aminoàcits o atres productes nitrogenats, els grups amino es canalisen a un únic producte final d'excreció. La majoria d'espècies aquàtiques, com per eixemple els peixos gose-vos, excretan el nitrogen amínico en forma d'amoníac per lo que se'ls crida animals amonotélicos; la majoria d'animals terrestres són ureotélicos, excretan el nitrogen amínico en forma de urea; les aus i també els reptils són uricotélicos, excretan el nitrogen amínico en forma d'àcit úrico.
En els organismes ureotélicos, l'amoníac depositat en les mitocondrias dels hepatòcits es convertix en urea per mig del cicle de la urea.
Esta ruta va ser descoberta en 1932 per Hans Krebs (qui més vesprada també descobriria el cicle de l'àcit cítric) i un estudiant mèdic associat, Kurt Henseleit. La producció de urea té lloc casi exclusivament en el fege i representa el destí de la major part de l'amoníac allí canalisat. La urea pansa al torrent sanguíneu i d'ahí als renyons i es excreta en l'orina, donant aixina urea com a producte final.
El cicle de la urea escomença des de l'interior de les mitocondrias del fege, si ben tres dels passos següents tenen lloc en el citosol; per lo tant, el cicle comprén dos compartimientos celulars.
El cicle de la urea prové de l'amoníac de la matriu mitocondrial, com a resultat de les múltiples rutes descrites. Part de l'amoníac també aplega al fege via vena porta a partir de l'intestí en a on es produïx per oxidació bacteriana d'aminoàcits. Qualsevol siga el seu orige, el NH4 generat en les mitocondrias hepàtiques s'utilisa única i immediatament junt en el CO2 (en forma de HCO3-) produït per la respiració mitocondrial, generant carbamoil fosfat en la matriu. Esta reacció depenent d'ATP és catalizada per la carbamoil fosfat sintetasa I, l'enzima reguladora. La forma mitocondrial de l'enzima és distinta de la forma citosólica (II), complix una funció diferent en la síntesis de pirimidinas.
El carbamoil fosfat, que pot ser considerat com un donador activat del grup carbamilo, entra ara en el cicle de la urea, que consta de quatre passos enzimàtics. En primer lloc, el carbamoil fosfat cedix el seu grup carbamilo a l'ornitina per a formar citrulina i llibera Pi i té lloc a través d'un intermig citrulil-AMP'. La ornitina eixercita puix un paper similar al del oxalacetato en el cicle de l'àcit cítric, acceptant material en cada regrés del cicle. La reacció està catalizada per la ornitina transcarbamilasa, i la citrulina formada pansa de la mitocondria al citosol.
El segon grup amino, s'introduïx a partir del aspartato (generat en la mitocondria per transaminación i transportat al citosol) per mig d'una reacció de condensació entre el grup amino del aspartato i el grup ureido (carbonilo) de la citrulina, que forma argininosuccinato. Este tipo de reacció citosólica, catalizada per la argininosuccinato sintetasa, requerix ATP. A continuació, es talla reversiblemente el argininosuccinato per la argininosuccinato liasa, per a formar arginina lliure i fumarato, que entra en la mitocondria i s'unix a la reserva d'intermijos del cicle de l'àcit cítric. En l'última reacció del cicle de la urea, l'enzima citosólica arginasa talla la arginina donant urea i ornitina. La ornitina és transportada a la mitocondria per a iniciar un atre regrés del cicle de la urea.
Les enzimes de moltes rutes metabòliques estan agrupats. El producte d'una enzima es canalisa directament al següent enzima de la via. En el cicle de la urea, els enzimes mitocondrials i citosólicos semblen estar agrupats d'esta forma. La citrulina transportada a l'exterior de la mitocondria no es diluïx en la reserva general de metabòlits del citosol sino que passa directament al centre actiu de la argininosuccinato sintetasa. Esta canalisació entre enzimes continua per al argininosuccinato, arginina i ornitina. Només es llibera la urea a la reserva general de metabòlits del citosol.
Ya que el fumarato produït en la reacció de la argininosuccinato liasa és també un intermediari del cicle del àcit cítric, els cicles estan, en principi, interconectados –en un procés conegut com el “doble cicle de Krebs”-. No obstant, cada cicle pot funcionar de manera independent i la comunicació entre ells depén del transport d'intermijos clau entre la mitocondria i el citosol. Vàries enzimes del cicle de l'àcit cítric, incloent la fumarasa (fumarato hidratasa i la malato deshidrogenasa) també estan presents com isozimas en el citosol. El fumarato generat en la síntesis citosólica d'arginina pugues, per tant, convertir-se en malato i a continuació en oxalacetato en el citosol, i estos intermijos poden seguir sent metabolizados en el citosol o ser transportats a les mitocondrias per a la seua utilisació en el cicle de l'àcit cítric.
l'aspartato format en les mitocondrias per transaminación entre oxalacetato i glutamato pot ser transportat al citosol, en a on actua com donador de nitrogen en la reacció del cicle de la urea catalizada per la argininosuccinato sintetasa. Estes reaccions, que constituïxen la desviació del aspartato-argininosuccinato, proporcionen vínculs metabòlics entre les rutes separades per les que es processen els grups amino i els esquelets carbonados dels aminoàcits.
