Biologia para Majors II

Das quatro macromoléculas principais dos sistemas biológicos, tanto as proteínas como os ácidos nucléicos contêm nitrogénio. Durante o catabolismo, ou decomposição, de macromoléculas contendo nitrogênio, carbono, hidrogênio e oxigênio são extraídos e armazenados sob a forma de carboidratos e gorduras. O excesso de nitrogênio é excretado do organismo. Os resíduos nitrogenados tendem a formar amônia tóxica, o que eleva o pH dos fluidos corporais. A formação da própria amônia requer energia na forma de ATP e grandes quantidades de água para diluí-la fora de um sistema biológico. Os animais que vivem em ambientes aquáticos tendem a libertar amoníaco na água. Diz-se que os animais que excretam amoníaco são amonotécnicos. Os organismos terrestres têm desenvolvido outros mecanismos para excretar resíduos nitrogenados. Os animais devem desintoxicar amônia convertendo-a em uma forma relativamente não tóxica tal como uréia ou ácido úrico. Mamíferos, incluindo humanos, produzem uréia, enquanto répteis e muitos invertebrados terrestres produzem ácido úrico. Animais que secretam uréia como resíduo primário de nitrogênio são chamados de animais ureotérmicos.

Animais terrestres: O ciclo da ureia

O ciclo da ureia é o mecanismo primário pelo qual os mamíferos convertem amônia em ureia. A ureia é feita no fígado e excretada na urina. A reacção química global pela qual a amónia é convertida em ureia é 2 NH3 (amónia) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (ureia) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.

O ciclo da ureia utiliza cinco etapas intermédias, catalisadas por cinco enzimas diferentes, para converter a amónia em ureia, como mostrado na Figura 1. O aminoácido L-ornitina é convertido em diferentes intermediários antes de ser regenerado no final do ciclo da uréia. Assim, o ciclo da ureia é também referido como o ciclo da ornitina. A enzima ornitina transcarbamilase catalisa uma etapa chave no ciclo da ureia e sua deficiência pode levar à acumulação de níveis tóxicos de amônia no organismo. As duas primeiras reacções ocorrem nas mitocôndrias e as três últimas reacções ocorrem no citosol. A concentração de uréia no sangue, chamada nitrogênio uréico no sangue ou BUN, é usada como indicador da função renal.

Figure 1. O ciclo da uréia converte amônia em uréia.

Aves e Répteis: Ácido úrico

Aves, répteis e a maioria dos artrópodes terrestres convertem amônia tóxica em ácido úrico ou a guanina composta intimamente relacionada (guano) em vez de uréia. Os mamíferos também formam algum ácido úrico durante a decomposição dos ácidos nucléicos. Ácido úrico é um composto semelhante a purinas encontradas em ácidos nucléicos. É insolúvel em água e tende a formar uma pasta branca ou pó; é excretado por pássaros, insectos, e répteis. A conversão de amônia em ácido úrico requer mais energia e é muito mais complexa que a conversão de amônia em uréia Figura 2.

Figure 2. Os resíduos nitrogenados são excretados em diferentes formas por diferentes espécies. Estas incluem (a) amônia, (b) uréia, e (c) ácido úrico. (crédito a: modificação do trabalho de Eric Engbretson, USFWS; crédito b: modificação do trabalho de B. “Moose” Peterson, USFWS; crédito c: modificação do trabalho de Dave Menke, USFWS)

Gout

Mamíferos usam cristais de ácido úrico como um antioxidante em suas células. Entretanto, muito ácido úrico tende a formar cálculos renais e também pode causar uma condição dolorosa chamada gota, onde os cristais de ácido úrico se acumulam nas articulações, como ilustrado na Figura 3. As escolhas alimentares que reduzem a quantidade de bases nitrogenadas na dieta ajudam a reduzir o risco de gota. Por exemplo, chá, café e chocolate têm compostos semelhantes à purina, chamados xantinas, e devem ser evitados por pessoas com gota e pedras nos rins.

Figure 3. A gota causa a inflamação visível na articulação do dedo grande do pé esquerdo desta pessoa. (crédito: “Gonzosft”/Wikimedia Commons)

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