Il metabolismo dell’ammoniaca e la sua trasformazione in altri prodotti è fondamentale a causa della sua elevata tossicità anche a basse concentrazioni.
L’ammoniaca è un importante sottoprodotto del metabolismo di composti come amminoacidi, da gruppi amminici di basi azotate come purine e pirimidine e altri composti contenenti azoto.
Si ritiene che l’ammoniaca sia generata nel tratto gastrointestinale dall’azione dei batteri sui substrati azotati e dalla deamidazione della glutammina nell’intestino tenue e crasso.
Poiché l’ammoniaca è una sostanza tossica deve essere rimossa e ciò avviene nel ciclo dell’urea detto anche ciclo di Krebs-Henseleit. Nel corso di questo ciclo l’ammoniaca di trasforma in urea ed è eliminata con le urine
La reazione complessiva per la formazione di urea dall’ammoniaca è la seguente:
2 NH3 + CO2 + 3 ATP → NH2CONH2 + 3 ADP + H2O
Formazione dell’ammoniaca
Nei mammiferi l’ammoniaca si forma a seguito della transaminazione seguito dalla deaminazione ossidativa del glutammato. In questo processo l’alanina transaminasi e il glutammato transaminasi, enzimi appartenenti alla classe delle transferasi catalizzano il trasferimento di un gruppo amminico dagli amminoacidi per formare L-alanina dal piruvato e L-glutammato dall’α-chetoglutarato:
α-amminoacido + piruvato ⇄ α-chetoacido + L-alanina
α-amminoacido + α-chetoglutarato ⇄ α-chetoacido + L-glutammato
Poiché l’alanina è anche un substrato per la glutammato transaminasi tutto l’azoto proveniente dagli amminoacidi che danno luogo a transaminazione formano L-glutammato. Quest’ultimo è l’unico amminoacido che va incontro alla deaminazione ossidativa per dare ammoniaca. La reazione è catalizzata dalla glutammato deidrogenasi ed è reversibile:
L-glutammato + NADP+ + H2O ⇄ α-chetoglutarato + NADPH + H+ + NH3
L’ ammoniaca si forma anche a livello renale in cui vi sono concentrazioni particolarmente elevate di glutaminasi. Questo enzima mitocondriale appartenente alla classe delle idrolasi, catalizza la reazione di idrolisi:
glutammina + H2O → glutammato + NH3
Metabolismo dell’ammoniaca
Il metabolismo dell’ammoniaca avviene tramite diverse vie:
- reazione con α-chetogluatarato per riformare glutammato
- reazione con glutammato per formare glutammina
- ciclo dell’urea, che a livello epatico porta alla trasformazione dell’ammoniaca nella molecola atossica dell’urea, successivamente eliminata con le urine
Nel primo stadio del ciclo dell’urea che avviene nei mitocondri l’ammoniaca reagisce con il biossido di carbonio e si trasforma in carbamilfosfato:
NH3 + CO2 + 2 ATP → carbamilfosfato + 2 ADP + Pi
La reazione avviene grazie all’enzima carbamilfosfato sintetasi appartenente alla classe delle liasi