læringsmål
Ved udgangen af dette afsnit vil du være i stand til at:
- Sammenlign og kontrast den måde, hvorpå vanddyr og landdyr kan eliminere giftig ammoniak fra deres systemer
- sammenlign det største biprodukt af ammoniakmetabolisme hos hvirveldyr med fugle, insekter og krybdyr
af de fire store makromolekyler i biologiske systemer indeholder både proteiner og nukleinsyrer nitrogen. Under katabolisme eller nedbrydning af nitrogenholdige makromolekyler ekstraheres kulstof, brint og ilt og opbevares i form af kulhydrater og fedtstoffer. Overskydende nitrogen udskilles fra kroppen. Nitrogenholdigt affald har tendens til at danne giftig ammoniak, hvilket hæver pH i kropsvæsker. Dannelsen af ammoniak i sig selv kræver energi i form af ATP og store mængder vand for at fortynde det ud af et biologisk system. Dyr, der lever i vandmiljøer, har tendens til at frigive ammoniak i vandet. Dyr, der udskiller ammoniak siges at være ammonotelic. Terrestriske organismer har udviklet andre mekanismer til at udskille nitrogenholdigt affald. Dyrene skal afgifte ammoniak ved at omdanne det til en relativt ikke-toksisk form, såsom urinstof eller urinsyre. Pattedyr, herunder mennesker, producerer urinstof, mens krybdyr og mange terrestriske hvirvelløse dyr producerer urinsyre. Dyr, der udskiller urinstof som det primære nitrogenholdige affaldsmateriale, kaldes ureoteliske dyr.
kvælstofaffald i landdyr: urinstofcyklussen
urinstofcyklussen
er den primære mekanisme, hvormed pattedyr omdanner ammoniak til urinstof. Urea fremstilles i leveren og udskilles i urinen. Den samlede kemiske reaktion, hvormed ammoniak omdannes til urinstof, er 2 NH3 (ammoniak) + CO2 + 3 ATP + H2O kur H2N-CO-NH2 (urinstof) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.urinstofcyklussen anvender fem mellemliggende trin, katalyseret af fem forskellige stoffer, til at omdanne ammoniak til urinstof, som vist i figur 22.12. Aminosyren L-ornithin omdannes til forskellige mellemprodukter, inden den regenereres i slutningen af urinstofcyklussen. Derfor kaldes urinstofcyklussen også ornithincyklussen. Ornithin transcarbamylase katalyserer et vigtigt trin i urinstofcyklussen, og dets mangel kan føre til ophobning af giftige niveauer af ammoniak i kroppen. De to første reaktioner forekommer i mitokondrierne, og de sidste tre reaktioner forekommer i cytosolen. Urea koncentration i blodet, kaldet blodurinstof nitrogen eller BUN, bruges som indikator for nyrefunktion.
udskillelse af nitrogenholdigt affald
evolutionsteorien foreslår, at livet startede i et vandmiljø. Det er ikke overraskende at se, at biokemiske veje som urinstofcyklussen udviklede sig til at tilpasse sig et skiftende miljø, når jordiske livsformer udviklede sig. Tørre forhold førte sandsynligvis til udviklingen af urinsyrevejen som et middel til at bevare vand.