Rezultatele învățării
- Identificați deșeuri comune și sisteme de deșeuri
Dintre cele patru macromolecule majore din sistemele biologice, atât proteinele cât și acizii nucleici conțin azot. În timpul catabolismului, sau descompunerii macromoleculelor care conțin azot, carbonul, hidrogenul și oxigenul sunt extrase și stocate sub formă de carbohidrați și grăsimi. Excesul de azot este excretat din organism. Deșeurile azotate au tendința de a forma amoniac toxic, care ridică pH-ul fluidelor corporale. Formarea amoniacului în sine necesită energie sub formă de ATP și cantități mari de apă pentru a-l dilua în afara unui sistem biologic. Animalele care trăiesc în medii acvatice au tendința de a elibera amoniac în apă. Animalele care excretă amoniac se spune că sunt amonotelice. Organismele terestre au dezvoltat alte mecanisme pentru a excreta deșeurile azotate. Animalele trebuie să detoxifice amoniacul, transformându-l într-o formă relativ netoxică, cum ar fi ureea sau acidul uric. Mamiferele, inclusiv oamenii, produc uree, în timp ce reptilele și multe nevertebrate terestre produc acid uric. Animalele care secretă uree ca deșeu azotat primar se numesc animale ureotelice.
Animale terestre: Ciclul ureei
Ciclul ureei este mecanismul principal prin care mamiferele transformă amoniacul în uree. Ureea este produsă în ficat și excretată în urină. Reacția chimică generală prin care amoniacul este transformat în uree este 2 NH3 (amoniac) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (uree) + 2 ADP + 4 Pi + AMP.
Ciclul ureei utilizează cinci etape intermediare, catalizate de cinci enzime diferite, pentru a transforma amoniacul în uree, așa cum se arată în figura 1. Aminoacidul L-ornitină este transformat în diferiți intermediari înainte de a fi regenerat la finalul ciclului ureei. Prin urmare, ciclul ureei este denumit și ciclul ornitinei. Enzima ornitină transcarbamilază catalizează o etapă-cheie în ciclul ureei, iar deficitul acesteia poate duce la acumularea de niveluri toxice de amoniac în organism. Primele două reacții au loc în mitocondrii, iar ultimele trei reacții au loc în citosol. Concentrația de uree din sânge, numită azot ureic din sânge sau BUN, este folosită ca indicator al funcției renale.
Figura 1. Ciclul ureei transformă amoniacul în uree.
Excreția deșeurilor azotate
Teoria evoluției propune că viața a început într-un mediu acvatic. Nu este surprinzător să constatăm că căi biochimice precum ciclul ureei au evoluat pentru a se adapta la un mediu în schimbare atunci când au evoluat formele de viață terestre. Condițiile aride au dus probabil la evoluția căii acidului uric ca mijloc de conservare a apei.
Păsări și reptile: Acidul uric
Păsările, reptilele și majoritatea artropodelor terestre transformă amoniacul toxic în acid uric sau în compusul strâns înrudit guanină (guano) în loc de uree. Mamiferele formează, de asemenea, o parte din acidul uric în timpul descompunerii acizilor nucleici. Acidul uric este un compus similar purinelor care se găsesc în acizii nucleici. Este insolubil în apă și tinde să formeze o pastă sau o pulbere albă; este excretat de păsări, insecte și reptile. Conversia amoniacului în acid uric necesită mai multă energie și este mult mai complexă decât conversia amoniacului în uree Figura 2.
Figura 2. Deșeurile azotate sunt excretate sub diferite forme de către diferite specii. Acestea includ (a) amoniac, (b) uree și (c) acid uric. (credit a: modificare a lucrării lui Eric Engbretson, USFWS; credit b: modificare a lucrării lui B. „Moose” Peterson, USFWS; credit c: modificare a lucrării lui Dave Menke, USFWS)
Gout
Mamiferele folosesc cristale de acid uric ca antioxidant în celulele lor. Cu toate acestea, prea mult acid uric tinde să formeze pietre la rinichi și poate provoca, de asemenea, o afecțiune dureroasă numită gută, în care cristalele de acid uric se acumulează în articulații, așa cum este ilustrat în figura 3. Alegerile alimentare care reduc cantitatea de baze azotate din alimentație ajută la reducerea riscului de gută. De exemplu, ceaiul, cafeaua și ciocolata au compuși asemănători purinelor, numiți xantine, și ar trebui evitate de persoanele cu gută și pietre la rinichi.
Figura 3. Guta provoacă inflamația vizibilă în articulația degetului mare de la piciorul stâng al acestei persoane. (credit: „Gonzosft”/Wikimedia Commons)
Încearcă
Contribuie!
Îmbunătățiți această paginăÎnvățați mai mult