Læringsmål
ved slutten av denne delen vil du kunne:
- Sammenlign og kontrast måten akvatiske dyr og terrestriske dyr kan eliminere giftig ammoniakk fra sine systemer
- Sammenlign det viktigste biproduktet av ammoniakkmetabolisme hos vertebrate dyr til fugler, insekter og reptiler
av de fire store makromolekylene i biologiske systemer inneholder både proteiner og nukleinsyrer nitrogen. Under katabolisme, eller nedbrytning, av nitrogenholdige makromolekyler, blir karbon, hydrogen og oksygen ekstrahert og lagret i form av karbohydrater og fett. Overflødig nitrogen utskilles fra kroppen. Nitrogenholdig avfall har en tendens til å danne giftig ammoniakk, noe som øker pH i kroppsvæsker. Dannelsen av ammoniakk i seg selv krever energi I FORM AV ATP og store mengder vann for å fortynne det ut av et biologisk system. Dyr som lever i akvatiske miljøer har en tendens til å frigjøre ammoniakk i vannet. Dyr som skiller ut ammoniakk sies å være ammonotelisk. Terrestriske organismer har utviklet andre mekanismer for å skille ut nitrogenholdig avfall. Dyrene må avgifte ammoniakk ved å konvertere den til en relativt ikke-toksisk form som urea eller urinsyre. Pattedyr, inkludert mennesker, produserer urea, mens reptiler og mange terrestriske hvirvelløse dyr produserer urinsyre. Dyr som utskiller urea som det primære nitrogenholdige avfallsmaterialet kalles ureoteliske dyr.
Nitrogenholdig Avfall I Terrestriske Dyr: Ureasyklusen
ureasyklusen
er den primære mekanismen ved hvilken pattedyr konverterer ammoniakk til urea. Urea produseres i leveren og utskilles i urinen. Den samlede kjemiske reaksjonen ved hvilken ammoniakk omdannes til urea er 2 NH3 ( ammoniakk) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (urea) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.ureasyklusen benytter fem mellomliggende trinn, katalysert av fem forskjellige enzymer, for å konvertere ammoniakk til urea, som vist i Figur 22.12. Aminosyren L-ornitin blir omdannet til forskjellige mellomprodukter før den regenereres ved slutten av ureasyklusen. Derfor er ureasyklusen også referert til som ornitinsyklusen. Enzymet ornitintranscarbamylase katalyserer et viktig trinn i ureasyklusen, og dets mangel kan føre til akkumulering av giftige nivåer av ammoniakk i kroppen. De to første reaksjonene forekommer i mitokondriene, og de tre siste reaksjonene forekommer i cytosol. Urea konsentrasjon i blodet, kalt blod urea nitrogen eller BUN, brukes som indikator for nyrefunksjon.
Utskillelse Av Nitrogenholdig Avfall
evolusjonsteorien foreslår at livet startet i et vannmiljø. Det er ikke overraskende å se at biokjemiske veier som ureasyklusen utviklet seg for å tilpasse seg et forandringsmiljø når terrestriske livsformer utviklet seg. Arid forhold førte sannsynligvis til utviklingen av urinsyreveien som et middel til å bevare vann.