Objetivos de aprendizaje
Al final de esta sección, podrá::
- Comparar y contrastar la forma en que los animales acuáticos y los animales terrestres pueden eliminar el amoníaco tóxico de sus sistemas
- Comparar el subproducto principal del metabolismo del amoníaco en animales vertebrados con el de aves, insectos y reptiles
De las cuatro macromoléculas principales en los sistemas biológicos, tanto las proteínas como los ácidos nucleicos contienen nitrógeno. Durante el catabolismo, o descomposición, de las macromoléculas que contienen nitrógeno, el carbono, el hidrógeno y el oxígeno se extraen y almacenan en forma de carbohidratos y grasas. El exceso de nitrógeno se excreta del cuerpo. Los desechos nitrogenados tienden a formar amoníaco tóxico, que eleva el pH de los fluidos corporales. La formación de amoníaco en sí requiere energía en forma de ATP y grandes cantidades de agua para diluirlo de un sistema biológico. Los animales que viven en ambientes acuáticos tienden a liberar amoníaco en el agua. Se dice que los animales que excretan amoníaco son amonotélicos. Los organismos terrestres han desarrollado otros mecanismos para excretar desechos nitrogenados. Los animales deben desintoxicar el amoníaco convirtiéndolo en una forma relativamente no tóxica, como la urea o el ácido úrico. Los mamíferos, incluidos los seres humanos, producen urea, mientras que los reptiles y muchos invertebrados terrestres producen ácido úrico. Los animales que secretan urea como material de desecho nitrogenado primario se denominan animales ureotélicos.
Residuos Nitrogenados en los Animales Terrestres: el Ciclo de La Urea
el ciclo de La urea
es el principal mecanismo por el cual los mamíferos convertir el amoniaco en urea. La urea se produce en el hígado y se excreta en la orina. La reacción química general por la que el amoníaco se convierte en urea es de 2 NH3 (amoníaco) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (urea) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.
El ciclo de la urea utiliza cinco pasos intermedios, catalizados por cinco enzimas diferentes, para convertir amoníaco en urea, como se muestra en la Figura 22.12. El aminoácido L-ornitina se convierte en diferentes intermedios antes de regenerarse al final del ciclo de la urea. Por lo tanto, el ciclo de la urea también se conoce como el ciclo de la ornitina. La enzima ornitina transcarbamilasa cataliza un paso clave en el ciclo de la urea y su deficiencia puede conducir a la acumulación de niveles tóxicos de amoníaco en el cuerpo. Las dos primeras reacciones ocurren en las mitocondrias y las tres últimas en el citosol. La concentración de urea en la sangre, llamada nitrógeno ureico en sangre o BUN, se usa como indicador de la función renal.
la Excreción de Desechos Nitrogenados
la teoría de La evolución propone que la vida comenzó en un ambiente acuático. No es sorprendente ver que las vías bioquímicas como el ciclo de la urea evolucionaron para adaptarse a un entorno cambiante cuando evolucionaron las formas de vida terrestres. Las condiciones áridas probablemente condujeron a la evolución de la vía del ácido úrico como un medio para conservar el agua.