cele nauki
pod koniec tej sekcji będziesz mógł:
- Porównaj i porównaj sposób, w jaki zwierzęta wodne i zwierzęta lądowe mogą eliminować toksyczny amoniak ze swoich systemów
- Porównaj główny produkt uboczny metabolizmu amoniaku u zwierząt kręgowych z produktem ubocznym u ptaków, owadów i gadów
spośród czterech głównych makrocząsteczek w systemach biologicznych, zarówno białka, jak i kwasy nukleinowe zawierają azot. Podczas katabolizmu lub rozkładu makrocząsteczek zawierających azot, węgiel, wodór i tlen są ekstrahowane i przechowywane w postaci węglowodanów i tłuszczów. Nadmiar azotu jest wydalany z organizmu. Odpady azotowe mają tendencję do tworzenia toksycznego amoniaku, który podnosi pH płynów ustrojowych. Tworzenie się amoniaku wymaga energii w postaci ATP i dużych ilości wody, aby rozcieńczyć go z systemu biologicznego. Zwierzęta żyjące w środowisku wodnym mają tendencję do uwalniania amoniaku do wody. Zwierzęta, które wydalają amoniak, są uważane za ammonoteliczne. Organizmy lądowe wyewoluowały inne mechanizmy wydalania odpadów azotowych. Zwierzęta muszą odtruwać amoniak, przekształcając go w stosunkowo nietoksyczną formę, taką jak mocznik lub kwas moczowy. Ssaki, w tym ludzie, produkują mocznik, podczas gdy gady i wiele bezkręgowców lądowych produkują kwas moczowy. Zwierzęta, które wydzielają mocznik jako podstawowy azotowy materiał odpadowy, nazywane są zwierzętami ureotelicznymi.
odpady azotowe u zwierząt lądowych: cykl mocznikowy
cykl mocznikowy
jest podstawowym mechanizmem, za pomocą którego Ssaki przekształcają amoniak w mocznik. Mocznik jest wytwarzany w wątrobie i wydalany z moczem. Ogólna reakcja chemiczna, w której amoniak przekształca się w mocznik, wynosi 2 NH3 (amoniak) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (mocznik) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.
cykl mocznikowy wykorzystuje pięć etapów pośrednich, katalizowanych przez pięć różnych enzymów, w celu przekształcenia amoniaku w mocznik, jak pokazano na fig.22.12. Aminokwas L-ornityna ulega przekształceniu w różne związki pośrednie przed regeneracją pod koniec cyklu mocznikowego. W związku z tym cykl mocznikowy jest również określany jako cykl ornitynowy. Enzym transkarbamylaza ornityny katalizuje kluczowy etap w cyklu mocznikowym, a jego niedobór może prowadzić do nagromadzenia toksycznych poziomów amoniaku w organizmie. Pierwsze dwie reakcje zachodzą w mitochondriach, a ostatnie trzy w cytozolu. Stężenie mocznika we krwi, zwane azotem mocznikowym we krwi lub BUN, jest stosowane jako wskaźnik czynności nerek.
wydalanie odpadów azotowych
teoria ewolucji sugeruje, że życie rozpoczęło się w środowisku wodnym. Nic dziwnego, że szlaki biochemiczne, takie jak cykl mocznikowy, ewoluowały, aby dostosować się do zmieniającego się środowiska, gdy ewoluowały ziemskie formy życia. Suche warunki prawdopodobnie doprowadziły do ewolucji szlaku kwasu moczowego jako sposobu oszczędzania wody.