Physio Ch 6-2 Excreție de azot
2. Excreția de azot
2.1. Introducere generală
2.2. N2 și degradarea proteinelor
2.2.1. Formarea ureei
2.2.2. Formarea acidului uric
2.2.3. Alte rute
2.3. N2 și baze purinice
2.4. Excreția de azot și disponibilitatea apei
2.1. Introducere generală
Compușii principali ai azotului găsiți în organismele animale sunt proteinele, acizii nucleici și porfirinele care formează în special grupul protetic al hemoglobinelor.
Proteinele sunt de departe cea mai importantă categorie, cel puțin din punct de vedere cantitativ. În mod ciudat, nu există nicio formă de depozitare a substanțelor azotate care servesc drept bază pentru sinteza acestor molecule, la fel ca și acizii grași și carbohidrații, de exemplu. Prin urmare, proteinele sunt reînnoite continuu din aminoacizi, a căror concentrație este menținută la niveluri destul de scăzute într-un sistem metabolic în care degradarea joacă un rol important (vezi mai jos și, de asemenea, figura 6-7). În acest context, scheletele de hidrocarburi ale aminoacizilor se alătură grupului de produse de metabolism intermediar, în timp ce grupările NH2 se găsesc în principal sub formă de amoniac pe care animalele aparent îl tolerează slab și care este eliminat sub diferite forme (Figura 6-7).
Bazele de purină și pirimidină din acizi nucleici pot da, de asemenea, NH3. Porfirinele sunt importante prin faptul că formează grupul protetic al hemoglobinelor. După cum am văzut anterior, azotul este eliminat aici în principal sub formă de urobilină și stercobilină (vezi 1.3 de mai sus).
Figura 6-7: Catabolismul compușilor cu azot major (proteine, acizi nucleici, porfirine) și non-azot (carbohidrați, lipide). AA: aminoacizi.
Toxicitatea amoniacului este una dintre dogmele fundamentale privind excreția de azot; totuși, rămâne foarte puțin înțeles. Au fost prezentate diverse ipoteze care, probabil, fiecare conține un element de adevăr. Acestea implică 1) efecte directe asupra concentrațiilor de aminoacizi și asupra anumitor derivați, cum ar fi glutamatul, glutamina și acidul g -aminobutiric, care ar putea avea efecte toxice în special asupra sistemului nervos; 2) efectele pH-ului, amoniacul este într-adevăr o bază ale cărei efecte alcalinizante pot afecta activitățile celulare; 3) efecte asupra controlului bazinului de ioni de hidrogen și, prin urmare, asupra activității mitocondriale în special. În acest context, lucrările vechi arată că amoniacul poate avea efecte de decuplare a fosforilărilor și la plante (Crofts, J. Biol. Chem., 242, 3352, 1967) decât la animale (Brierley și Stoner, Biochem., 9, 708, 1970). De asemenea, am putea adăuga efecte asupra echilibrelor ionice intracelulare, NH4 + fiind un excelent substitut K + pentru ATPaza care gestionează schimburile de membrane Na +/K + (vezi fiziologia celulară).
2.2. N2 și degradarea proteinelor
Primul pas în catabolismul proteinelor este eliberarea aminoacizilor constitutivi prin hidroliza legăturilor peptidice. Aminoacizii sunt apoi dezaminați și restul de schelete de hidrocarburi utilizate în metabolism.
Deaminarea poate fi efectuată în diferite moduri. Cea mai importantă implică o secvență de trans-examinare în timpul căreia „grupările NH2” sunt transferate de la aminoacid la compuși receptori pentru a rezulta fie o dsaminare, în principal a glutamatului, dar și a serinei, cu producția de NH4 + și de NH3 sau formarea compușilor purtători ai grupărilor NH2; în principal glutamină, dar și glutamat, alanină și serină (figura 6-8). Ultimul mecanism pare a fi răspândit de la tetrapode. După cum vom vedea în continuare (2.4 mai jos), amoniacul, dată fiind toxicitatea sa, este produs în general numai de speciile acvatice sau de cei care au acces ușor la apă. Pentru celelalte, vertebrate, precum și nevertebrate, grupările NH2 sunt stocate pe molecule mai puțin toxice, uree sau acid uric. Soarta acestor grupări a fost bine studiată până acum la vertebrate, pentru care vom rezuma pe scurt situația.
Figura 6-8: Catabolismul proteinelor și secvența de examinare trans care au ca rezultat formarea NH 4 + și NH3 sau a transportorilor de metaboliți ai „grupurilor NH2”.
Figura 6-9: Utilizarea transportorilor de metaboliți ai grupelor NH2 în sinteza ureei și glucozei în ficat. Secvențele metabolice incluse între liniile gri sunt strict sau în principal mitocondriale, în timp ce celelalte sunt citosolice. Există sisteme de translocație care trec metaboliții dintr-o parte a membranei mitocondriale în cealaltă (vezi fiziologia celulară).
O parte din glutamina produsă în țesuturi poate fi dezamidată în glutamat și apoi dezaminată în α-etoglutarat în rinichi. Acesta oferă în acest context amoniacul implicat în schimburile renale de Na +/NH4 + și echilibrul acid/bazic al sângelui (cf. fiziologie celulară).
2.2.2. Formarea acidului uric
La diferite specii, în special reptile și păsări, principalul produs final al metabolismului grupelor NH2 din proteine nu este ureea, ci acidul uric (vezi și 2.4 mai jos). Sistemul de sinteză nu este încă foarte clar definit. Aceste animale par să recurgă la o serie de reacții complexe implicate în sinteza nucleului purinei (Figura 6-10). Acest nucleu ar fi apoi oxidat în acid uric în secvența de degradare a bazelor purinice (vezi 2.3 mai jos).