O processo em questão é o ciclo da uréia. Nesse ciclo a amônia é convertida em uréia nos hepatócitos do fígado em cinco etapas através do ciclo da ureia - nas mitocôndrias (primeiras 2 etapas) e citosol (últimas 3 etapas). A uréia, em seguida, viaja através da corrente sanguínea para o rim e é excretada na urina. O ciclo da ureia foi descoberto por Hans Krebs (que também descobriu o ácido cítrico ou ciclo de Krebs) e seu aluno associado Kurt Henseleit em 1932.
Síntese do fosfato de carbamoil - Este passo ocorre nas mitocôndrias das células do fígado. Aqui os íons de amônio reagem com o dióxido de carbono para formar carbamoil fosfato catalisado pela enzima carbamoil fosfato sintetase I. Esta é uma reação irreversível, limitante da taxa, dependente de ATP e consome 2 ATP. Carbamoil fosfato sintetase I é diferente de carbamoil fosfato sintetase II (em citosol) como o último tem um papel diferente a desempenhar e está envolvido na síntese de pirimidina.
Síntese de citrulina - Carbamoil fosfato produzido no primeiro passo reage com ornitina na presença de ornitina transcarbamilase para sintetizar citrulina. Assim como o oxaloacetato no ciclo de Kreb, a ornitina desempenha um papel similar, atuando como substrato aceitador em cada volta do ciclo. Através de um sistema transportador, esta citrulina é agora transferida para o citosol das células do fígado.
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