Obiettivi formativi
Alla fine di questa sezione, sarai in grado di:
- Confronta e contrasto il modo in cui gli animali acquatici e terrestri animali in grado di eliminare tossico ammoniaca dai loro sistemi
- Confrontare il principale sottoprodotto di ammoniaca metabolismo di animali vertebrati che di uccelli, insetti e rettili
i quattro principali macromolecole nei sistemi biologici, entrambe le proteine e gli acidi nucleici contengono azoto. Durante il catabolismo, o la ripartizione, delle macromolecole contenenti azoto, carbonio, idrogeno e ossigeno vengono estratti e conservati sotto forma di carboidrati e grassi. L’eccesso di azoto viene escreto dal corpo. I rifiuti azotati tendono a formare ammoniaca tossica, che aumenta il pH dei fluidi corporei. La formazione di ammoniaca stessa richiede energia sotto forma di ATP e grandi quantità di acqua per diluirla da un sistema biologico. Gli animali che vivono in ambienti acquatici tendono a rilasciare ammoniaca nell’acqua. Si dice che gli animali che espellono l’ammoniaca siano ammonotelici. Gli organismi terrestri hanno sviluppato altri meccanismi per espellere i rifiuti azotati. Gli animali devono disintossicare l’ammoniaca convertendola in una forma relativamente non tossica come l’urea o l’acido urico. I mammiferi, compresi gli esseri umani, producono urea, mentre i rettili e molti invertebrati terrestri producono acido urico. Gli animali che secernono l’urea come materiale di scarto azotato primario sono chiamati animali ureotelici.
Rifiuti azotati negli animali terrestri: Il ciclo dell’urea
Il ciclo dell’urea
è il meccanismo principale con cui i mammiferi convertono l’ammoniaca in urea. L’urea è prodotta nel fegato ed escreta nelle urine. La reazione chimica complessiva con cui l’ammoniaca viene convertita in urea è 2 NH3 ( ammoniaca) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (urea) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.
Il ciclo dell’urea utilizza cinque fasi intermedie, catalizzate da cinque diversi enzimi, per convertire l’ammoniaca in urea, come mostrato nella Figura 22.12. L’amminoacido L-ornitina viene convertito in diversi intermedi prima di essere rigenerato alla fine del ciclo dell’urea. Quindi, il ciclo dell’urea è anche indicato come il ciclo dell’ornitina. L’enzima ornitina transcarbamilasi catalizza un passaggio chiave nel ciclo dell’urea e la sua carenza può portare all’accumulo di livelli tossici di ammoniaca nel corpo. Le prime due reazioni si verificano nei mitocondri e le ultime tre reazioni si verificano nel citosol. La concentrazione di urea nel sangue, chiamata azoto ureico nel sangue o BUN, viene utilizzata come indicatore della funzione renale.
Escrezione di rifiuti azotati
La teoria dell’evoluzione propone che la vita sia iniziata in un ambiente acquatico. Non è sorprendente vedere che i percorsi biochimici come il ciclo dell’urea si sono evoluti per adattarsi a un ambiente che cambia quando le forme di vita terrestri si sono evolute. Le condizioni aride hanno probabilmente portato all’evoluzione della via dell’acido urico come mezzo per conservare l’acqua.