inlärningsmål
i slutet av detta avsnitt kommer du att kunna:
- Jämför och jämför det sätt på vilket vattenlevande djur och landdjur kan eliminera giftig ammoniak från sina system
- jämför den huvudsakliga biprodukten av ammoniakmetabolism hos ryggradsdjur med den hos fåglar, insekter och reptiler
av de fyra stora makromolekylerna i biologiska system innehåller både proteiner och nukleinsyror kväve. Under katabolismen eller nedbrytningen av kväveinnehållande makromolekyler extraheras kol, väte och syre och lagras i form av kolhydrater och fetter. Överskott av kväve utsöndras från kroppen. Kväveavfall tenderar att bilda giftig ammoniak, vilket höjer pH i kroppsvätskor. Bildningen av ammoniak i sig kräver energi i form av ATP och stora mängder vatten för att späda ut det ur ett biologiskt system. Djur som lever i vattenmiljöer tenderar att släppa ammoniak i vattnet. Djur som utsöndrar ammoniak sägs vara ammonoteliska. Terrestriska organismer har utvecklat andra mekanismer för att utsöndra kväveavfall. Djuren måste avgifta ammoniak genom att omvandla den till en relativt icke-toxisk form, såsom urea eller urinsyra. Däggdjur, inklusive människor, producerar urea, medan reptiler och många terrestriska ryggradslösa djur producerar urinsyra. Djur som utsöndrar urea som det primära kvävehaltiga avfallsmaterialet kallas ureoteliska djur.
kvävehaltigt avfall i landdjur: ureacykeln
ureacykeln
är den primära mekanismen genom vilken däggdjur omvandlar ammoniak till urea. Urea tillverkas i levern och utsöndras i urinen. Den totala kemiska reaktionen genom vilken ammoniak omvandlas till karbamid är 2 NH3 (ammoniak) + CO2 + 3 ATP + H2O Bisexuell H2N-CO-NH2 (urea) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.
ureacykeln använder fem mellansteg, katalyserade av fem olika enzymer, för att omvandla ammoniak till urea, som visas i Figur 22.12. Aminosyran L-ornitin omvandlas till olika mellanprodukter innan den regenereras i slutet av ureacykeln. Därför kallas ureacykeln också ornitincykeln. Enzymet ornitintranskarbamylas katalyserar ett viktigt steg i ureacykeln och dess brist kan leda till ackumulering av toxiska nivåer av ammoniak i kroppen. De två första reaktionerna förekommer i mitokondrier och de tre sista reaktionerna förekommer i cytosolen. Ureakoncentration i blodet, kallat blodureakväve eller BUN, används som en indikator på njurfunktionen.
utsöndring av kväveavfall
evolutionsteorin föreslår att livet började i en vattenmiljö. Det är inte förvånande att se att biokemiska vägar som ureacykeln utvecklades för att anpassa sig till en föränderlig miljö när markbundna livsformer utvecklades. Torra förhållanden ledde troligen till utvecklingen av urinsyravägen som ett sätt att bevara vatten.