Objectifs d’apprentissage
À la fin de cette section, vous pourrez ::
- Comparez et comparez la manière dont les animaux aquatiques et les animaux terrestres peuvent éliminer l’ammoniac toxique de leurs systèmes
- Comparez le principal sous-produit du métabolisme de l’ammoniac chez les vertébrés à celui des oiseaux, des insectes et des reptiles
Parmi les quatre principales macromolécules des systèmes biologiques, les protéines et les acides nucléiques contiennent de l’azote. Pendant le catabolisme, ou la dégradation, des macromolécules contenant de l’azote, le carbone, l’hydrogène et l’oxygène sont extraits et stockés sous forme de glucides et de graisses. L’excès d’azote est excrété par le corps. Les déchets azotés ont tendance à former de l’ammoniac toxique, ce qui augmente le pH des fluides corporels. La formation d’ammoniac elle-même nécessite de l’énergie sous forme d’ATP et de grandes quantités d’eau pour la diluer hors d’un système biologique. Les animaux qui vivent en milieu aquatique ont tendance à libérer de l’ammoniac dans l’eau. On dit que les animaux qui excrètent de l’ammoniac sont ammonotéliques. Les organismes terrestres ont développé d’autres mécanismes pour excréter les déchets azotés. Les animaux doivent détoxifier l’ammoniac en le transformant en une forme relativement non toxique telle que l’urée ou l’acide urique. Les mammifères, y compris les humains, produisent de l’urée, tandis que les reptiles et de nombreux invertébrés terrestres produisent de l’acide urique. Les animaux qui sécrètent de l’urée comme déchets azotés primaires sont appelés animaux uréotéliques.
Déchets azotés chez les animaux terrestres: Le cycle de l’urée
Le cycle de l’urée
est le principal mécanisme par lequel les mammifères convertissent l’ammoniac en urée. L’urée est produite dans le foie et excrétée dans l’urine. La réaction chimique globale par laquelle l’ammoniac est converti en urée est 2 NH3 (ammoniac) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (urée) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.
Le cycle de l’urée utilise cinq étapes intermédiaires, catalysées par cinq enzymes différentes, pour convertir l’ammoniac en urée, comme le montre la figure 22.12. L’acide aminé L-ornithine est converti en différents intermédiaires avant d’être régénéré à la fin du cycle de l’urée. Par conséquent, le cycle de l’urée est également appelé cycle de l’ornithine. L’enzyme ornithine transcarbamylase catalyse une étape clé du cycle de l’urée et sa carence peut entraîner une accumulation de niveaux toxiques d’ammoniac dans le corps. Les deux premières réactions se produisent dans les mitochondries et les trois dernières réactions se produisent dans le cytosol. La concentration d’urée dans le sang, appelée azote uréique sanguin ou pain, est utilisée comme indicateur de la fonction rénale.
Excrétion de déchets azotés
La théorie de l’évolution propose que la vie a commencé dans un environnement aquatique. Il n’est pas surprenant de voir que des voies biochimiques telles que le cycle de l’urée ont évolué pour s’adapter à un environnement changeant lorsque des formes de vie terrestres ont évolué. Les conditions arides ont probablement conduit à l’évolution de la voie de l’acide urique comme moyen de conservation de l’eau.