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¿Por qué la urea no se convierte en amoníaco en el cuerpo?

¿Por qué la urea no se convierte en amoníaco en el cuerpo?


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Después de que el hígado procesa los metabolitos para producir urea y otros subproductos, estos viajan en la sangre hasta el corazón, luego se oxigenan y algunos viajan a través de la arteria renal hasta los riñones.

La urea en el agua puede descomponerse en amoníaco, que es tóxico, como se menciona en la página 170 (6) de un libro de texto, bajo producción de amoníaco.

El reactivo y el producto están en equilibrio. También un producto gaseoso, CO2, está presente y podría escapar potencialmente durante la oxigenación de la sangre. Por tanto, de acuerdo con el principio de Le Chatelier, es posible un cambio de equilibrio hacia el producto

NUEVA HAMPSHIRE2CONH2 + 2H2O → (NH4)2CO3 ⇌ 2NH3 + H2O + CO2

La posibilidad de que la urea se descomponga en amoníaco es alta mientras viaja por la sangre (es decir, por una ruta larga) y en la vejiga, pero aún así no sucede. ¿Por qué no?


La respuesta a esta pregunta es simplemente esta:

La energía de activación para la reacción no catalizada es tal que la cantidad de descomposición de urea en solución acuosa a temperatura y pH de la sangre es insignificante en el tiempo necesario para la transferencia de urea al riñón.

La literatura que respalda esto es muy antigua, por lo que primero citaré un artículo relativamente reciente (2004) y (creo) disponible gratuitamente de Robert P. Hausinger sobre la ureasa en el que escribe:

El sustrato [es decir urea] está altamente estabilizada por resonancia (30 a 40 kcal / mol), disminuyendo así la reactividad de su carbono carbonilo de modo que nunca se ha observado hidrólisis espontánea de urea. Más bien, la urea se descompone en solución (con un estimado vida media de 3,6 años a 38 ° C) por la lenta eliminación del amoníaco para formar ácido cianico (17)

La referencia [17] es un artículo de Zerner en Bio-organic Chemistry de 1991 que requiere una suscripción a la biblioteca. En efecto, cita la misma vida media:

La molécula de urea es muy estable. Entre pH 2 y pH 12, la descomposición no enzimática de urea en medios acuosos es independiente del pH y tiene una vida media de 3.6 años a 38 ° C (36-38).

References 36 es un libro escrito en 1923, y las referencias 37 y 38 datan de 1942 y 1955, respectivamente. No he comprobado este último, pero puedo hacerlo si alguien lo exige.

Todo lo cual no es sorprendente, ya que el propósito del ciclo de la urea en los mamíferos (etc.) es eliminar el amoníaco tóxico y, como señala @Fizz, las bacterias que utilizan el compuesto necesitan la enzima ureasa.


[Respuesta parcial]

[Declaración de OP:] La urea en el agua puede descomponerse en amoníaco, que es tóxico.

Probablemente no tan fácilmente como crees. Si Wikipedia es correcta:

La urea sola es muy estable debido a las formas de resonancia que puede adoptar.

Algunas bacterias usan ureasa para catalizar la reacción en 14 órdenes de magnitud (dice Wikipedia).

Hay algunas fuentes primarias de la década de 1930 sobre las formas de resonancia de la urea; Todavía no los he leído.

A partir de datos experimentales en soluciones (no sangre), la urea estaría cerca de su máxima estabilidad en sangre, al menos en cuanto al pH:

El análisis de estabilidad muestra que la urea es más estable en el rango de pH de 4-8 y la estabilidad de la urea disminuye al aumentar la temperatura para todos los valores de pH. Dentro del rango experimental de valores de temperatura y concentración inicial de urea, la degradación de urea más baja se encontró con el tampón de lactato pH 6.0. La velocidad de descomposición de la urea en solución y preparaciones farmacéuticas muestra la dependencia de las concentraciones iniciales de urea. A concentraciones iniciales de urea más altas, la tasa de degradación es una función decreciente con el tiempo. Esto sugiere que la reacción inversa es un factor en la degradación de la solución de urea concentrada.

En cuanto a la velocidad de reacción en términos que incluso yo puedo entender:

La molécula de urea es muy estable. Entre pH 2 y pH 12, la descomposición no enzimática de urea en medios acuosos es independiente del pH y tiene una vida media de 3,6 años a 38 ° C.

(Esta revisión cita datos de artículos más antiguos, por lo que presumiblemente tenían métodos menos sensibles, por lo que concluyeron un rango de pH más amplio donde es más estable).

Para los expertos en química, existe mucha más información sobre la cinética de la reacción.


¿Por qué la urea no se convierte en amoníaco en el cuerpo? - biología

De las cuatro macromoléculas principales de los sistemas biológicos, tanto las proteínas como los ácidos nucleicos contienen nitrógeno. Durante el catabolismo o descomposición de las macromoléculas que contienen nitrógeno, el carbono, el hidrógeno y el oxígeno se extraen y almacenan en forma de carbohidratos y grasas. El exceso de nitrógeno se excreta del cuerpo. Los desechos nitrogenados tienden a formar tóxicos amoníaco, que eleva el pH de los fluidos corporales. La formación de amoníaco en sí misma requiere energía en forma de ATP y grandes cantidades de agua para diluirlo de un sistema biológico. Los animales que viven en ambientes acuáticos tienden a liberar amoníaco en el agua. Se dice que los animales que excretan amoniaco ammonotélico. Los organismos terrestres han desarrollado otros mecanismos para excretar desechos nitrogenados. Los animales deben desintoxicar el amoníaco convirtiéndolo en una forma relativamente no tóxica como la urea o el ácido úrico. Los mamíferos, incluidos los humanos, producen urea, mientras que los reptiles y muchos invertebrados terrestres producen ácido úrico. Los animales que secretan urea como material de desecho nitrogenado primario se denominan ureotélico animales.


Limitar las proteínas en la dieta puede ayudar a tratar estos trastornos al reducir la cantidad de desechos de nitrógeno que produce el cuerpo. (Los desechos se encuentran en forma de amoníaco). Se encuentran disponibles fórmulas especiales bajas en proteínas para bebés y niños pequeños.

Es importante que un proveedor oriente la ingesta de proteínas. El proveedor puede equilibrar la cantidad de proteína que ingiere el bebé para que sea suficiente para el crecimiento, pero no suficiente para causar síntomas.

Es muy importante que las personas con estos trastornos eviten el ayuno.

Las personas con anomalías en el ciclo de la urea también deben tener mucho cuidado en momentos de estrés físico, como cuando tienen infecciones. El estrés, como la fiebre, puede hacer que el cuerpo descomponga sus propias proteínas. Estas proteínas adicionales pueden dificultar que el ciclo anormal de la urea elimine los subproductos.

Desarrolle un plan con su proveedor para cuando esté enfermo para evitar todas las proteínas, beber bebidas con alto contenido de carbohidratos y tomar suficientes líquidos.

La mayoría de las personas con trastornos del ciclo de la urea deberán permanecer en el hospital en algún momento. Durante esos momentos, pueden tratarse con medicamentos que ayudan al cuerpo a eliminar los desechos que contienen nitrógeno. La diálisis puede ayudar al cuerpo a eliminar el exceso de amoníaco durante una enfermedad extrema. Algunas personas pueden necesitar un trasplante de hígado.


Existen varias enfermedades hereditarias del ciclo de la urea causadas por mutaciones en genes que codifican una u otra de las enzimas necesarias. El más común de estos es una deficiencia hereditaria de ornitina transcarbamilasa, una enzima necesaria para la conversión de ornitina en citrulina. Da lugar a niveles elevados de amoníaco que pueden ser tan altos como para poner en peligro la vida. Es un trastorno ligado al cromosoma X, por lo que se observa con mayor frecuencia en hombres. Puede ser curado por un trasplante de hígado. También puede ser causado por un trasplante de hígado! En 1998, una mujer austriaca recibió un hígado nuevo de un cadáver masculino que, sin que los cirujanos lo supieran, tenía una mutación en su único gen de ornitina transcarbamilasa. El nivel de amoníaco en sangre de la mujer se disparó y murió unos días después.

Los seres humanos también excretan un segundo desecho nitrogenado, ácido úrico. Es el producto de ácido nucleico, no proteína, metabolismo. Se produce dentro de los peroxisomas. El ácido úrico es solo ligeramente soluble en agua y se precipita fácilmente de la solución formando cristales de urato de sodio en forma de agujas. Estos contribuyen a la formación de cálculos renales y producen el dolor insoportable de gota cuando se deposita en las articulaciones.

Curiosamente, nuestros riñones recuperan la mayor parte del ácido úrico filtrado en los glomérulos. ¿Por qué, si puede causar problemas?

  • El ácido úrico es un potente antioxidante y, por lo tanto, puede proteger a las células del daño causado por especies reactivas de oxígeno (ROS).
  • La concentración de ácido úrico es 100 veces mayor en el citosol que en el líquido extracelular. Entonces, cuando las células dañadas letalmente liberan su contenido, se forman cristales de ácido úrico en las cercanías. Estos mejoran la capacidad de las células dendríticas cercanas para "presentar" los antígenos liberados al mismo tiempo a las células T, lo que conduce a una respuesta inmunitaria más fuerte.

Por lo tanto, el riesgo de cálculos renales y gota puede ser el precio que pagamos por estas protecciones.

La mayoría de los mamíferos tienen una enzima: uricas - para descomponer el ácido úrico en un producto soluble. Sin embargo, durante la evolución de los grandes simios y los humanos, el gen que codifica la uricasa se volvió inactivo. La predisposición a la gota es nuestro legado.

El ácido úrico es el jefe desechos nitrogenados de insectos, lagartos y serpientes y aves. Es el material blanquecino que dejan los pájaros en las estatuas. Estos animales convierten los productos de desecho de proteína metabolismo, así como el metabolismo del ácido nucleico en ácido úrico. Debido a su baja solubilidad en agua, estos animales pueden eliminar el nitrógeno residual con poca pérdida de agua.


¿Por qué es tóxica la urea?

Contiene amoníaco que puede dañar las células humanas con el tiempo, especialmente las células del cerebro, porque es muy corrosivo.

Espero que ayude

(Publicación original de Mayo 1)
Contiene amoníaco que puede dañar las células humanas con el tiempo, especialmente las células del cerebro, porque es muy corrosivo.

Espero que ayude

(Publicación original de morgan8002)
No estoy seguro. Es bastante básico, pero la sangre está protegida contra los cambios de PH.


No contiene amoniaco.

Lo hace. Los aminoácidos se convierten de proteínas en desechos metabólicos. Esto significa que se elimina el nitrógeno alfa-amino, lo que da como resultado la formación de amoníaco. Por supuesto, no está en su punto más fuerte y solo es dañino en altas concentraciones, lo que generalmente no ocurre debido a que se almacena y se disipa de la vejiga. Es más tóxico por su solubilidad que cualquier otra cosa.

(Publicación original de flippantri)
Lo hace. Los aminoácidos se convierten de proteínas en desechos metabólicos. Esto significa que se elimina el nitrógeno alfa-amino, lo que da como resultado la formación de amoníaco.

Por supuesto, no está en su punto más fuerte y solo es dañino en altas concentraciones, lo que generalmente no ocurre debido a que se almacena y se disipa de la vejiga.
Es más tóxico por su solubilidad que cualquier otra cosa.

Aw, no hay necesidad de estar amargado. Estaba explicando cómo se encuentra el amoníaco en la urea, lo que conduce a su toxicidad, lo que responde a la pregunta de OP, por lo que es relevante.

(Publicación original de flippantri)
Aw, no hay necesidad de estar amargado. Estaba explicando cómo se encuentra el amoníaco en la urea, lo que conduce a su toxicidad, lo que responde a la pregunta de OP, por lo que es relevante. (Publicación original de flippantri)
Aw, no hay necesidad de estar amargado. Estaba explicando cómo se encuentra el amoníaco en la urea, lo que conduce a su toxicidad, lo que responde a la pregunta de OP, por lo que es relevante.

La urea es un producto metabólico del amoníaco, ¿eso no significa que contenga amoníaco? La glucosa se descompone en acetil CoA en algunos de los pasos de la respiración, ¿eso no significa que la acetil CoA contenga glucosa? Si desea un ejemplo aún más simple, cuando exhala CO2 y H2O como productos de la respiración, ¿está exhalando glucosa también?

Bubblybabybling para responder a su pregunta, la urea en altas concentraciones en la sangre se llama uremia, que puede causar muerte celular, estrés oxidativo e interfiere con algunas señales celulares, otras reacciones químicas celulares y la proliferación. Tiene un efecto caotrópico en la membrana celular (interfiere con las redes de enlaces de hidrógeno) que causa muchos de los problemas que acabo de mencionar. También puede causar retención de agua y las afecciones asociadas (presión arterial alta, enfermedad cardíaca, edema, náuseas / pérdida del apetito que provocan desnutrición / anemia, etc.). También daña directamente los nervios.

Espero que esto haya ayudado

(Publicación original de yasaminO_o)
La urea es un producto metabólico del amoníaco, ¿eso no significa que contenga amoníaco? La glucosa se descompone en acetil CoA en algunos de los pasos de la respiración, ¿eso no significa que la acetil CoA contenga glucosa? Si desea un ejemplo aún más simple, cuando exhala CO2 y H2O como productos de la respiración, ¿está exhalando glucosa también?

Bubblybabybling para responder a su pregunta, la urea en altas concentraciones en la sangre se llama uremia, que puede causar muerte celular, estrés oxidativo e interfiere con algunas señales celulares, otras reacciones químicas celulares y la proliferación. Tiene un efecto caotrópico en la membrana celular (interfiere con las redes de enlaces de hidrógeno) que causa muchos de los problemas que acabo de mencionar. También puede causar retención de agua y las afecciones asociadas (presión arterial alta, enfermedad cardíaca, edema, náuseas / pérdida del apetito que provocan desnutrición / anemia, etc.). También daña directamente los nervios.

Espero que esto haya ayudado

Está bien, está bien, veo cómo mi redacción era incorrecta y confusa. ¡Gracias por las correcciones!

Contenido

Para que las plantas absorban nitrógeno de la urea, primero debe descomponerse:

La ureasa es una enzima natural que cataliza la hidrólisis de la urea a ácido carbámico inestable. La descomposición rápida del ácido carbámico ocurre sin catálisis enzimática para formar amoníaco y dióxido de carbono. [2] [3] Es probable que el amoníaco escape a la atmósfera a menos que reaccione con el agua para formar amonio (NH4 +) según la siguiente reacción:


Esto es importante porque el amonio es una fuente de nitrógeno disponible para las plantas, mientras que el amoníaco no lo es. [4] Además, la formación del ión hidróxido puede causar que la suciedad alrededor de la partícula de urea aplicada tenga un pH de alrededor de 9.0, lo que aumenta la volatilización del amoníaco. Esta área también es altamente tóxica debido a la elevada concentración de amoníaco durante varias horas, por lo que se recomienda que los fertilizantes a base de urea no se apliquen ni se coloquen en bandas con semillas plantadas a una tasa que supere los 10-20 kg / ha, dependiendo de la especie de cultivo. [5] Es importante que haya suficiente humedad porque hasta un treinta por ciento del nitrógeno disponible se puede perder por volatilización atmosférica dentro de las setenta y dos horas de la aplicación. [6]

La volatilización del amoniaco reduce la eficiencia económica de los sistemas de cultivo agrícola. Se reducirá el rendimiento o se incurrirá en costos adicionales a partir de fertilizantes nitrogenados adicionales. La cantidad de volatilización del amoníaco depende de varios factores ambientales, incluida la temperatura, el pH y el contenido de agua del suelo. Además, la cantidad de residuo superficial y el tiempo entre la aplicación de urea y la precipitación también son críticos. En términos generales, la volatilización será menor cuando se aplica urea durante las condiciones más húmedas y frías que generalmente ocurren a principios de la primavera (marzo y abril). Sin embargo, el secado del suelo superficial y el aumento de las temperaturas a medida que avanza la primavera aumentan la probabilidad de volatilización del amoníaco. [1] Idealmente, un administrador debería intentar aplicar nitrógeno inmediatamente antes de un evento de lluvia moderada (0,1 pulgada), permitiendo que la urea se disuelva y se mueva hacia el suelo. Sin embargo, esto no siempre es posible. El pH del suelo también tiene un fuerte efecto sobre la cantidad de volatilización. Específicamente, suelos altamente alcalinos (pH

8.2 o superior) han demostrado aumentar la hidrólisis de urea. Un estudio ha demostrado la hidrólisis completa de la urea dentro de los dos días posteriores a la aplicación en dichos suelos. En suelos ácidos (pH 5,2), la urea tardó el doble de tiempo en hidrolizarse. [7] Los residuos de la superficie, como la paja y el rastrojo de plantas, exhiben una mayor actividad de ureasa. Los suelos que tienen un alto contenido de materia orgánica también tienden a tener concentraciones más altas de ureasa. Más ureasa da como resultado una mayor hidrólisis de la urea y la volatilización del amoníaco, particularmente si la urea no se mueve hacia el suelo. [8]

El fertilizante se aplica a menudo cuando las condiciones del campo no son óptimas, particularmente en operaciones a gran escala. La mayoría de los estudios, [1] [9] indican que las pérdidas de nitrógeno se pueden reducir en estas situaciones cuando se aplica un inhibidor de la ureasa al fertilizante. Los inhibidores de ureasa evitan que la enzima ureasa descomponga la urea. Esto aumenta la probabilidad de que la urea sea absorbida por el suelo después de un evento de lluvia en lugar de volatilizarse a la atmósfera. Esto hace que se produzca una hidrolización posterior debajo de la superficie del suelo y disminuye las pérdidas atmosféricas. El uso de inhibidores también disminuye las zonas localizadas de pH alto comunes con urea no tratada. [10]


Existen varias enfermedades hereditarias del ciclo de la urea causadas por mutaciones en genes que codifican una u otra de las enzimas necesarias. El más común de estos es una deficiencia hereditaria de ornitina transcarbamilasa, una enzima necesaria para la conversión de ornitina en citrulina. Da lugar a niveles elevados de amoníaco que pueden ser tan altos como para poner en peligro la vida. Es un trastorno ligado al cromosoma X, por lo que se observa con mayor frecuencia en hombres. Puede ser curado por un trasplante de hígado. También puede ser causado por un trasplante de hígado! En 1998, una mujer austriaca recibió un hígado nuevo de un cadáver masculino que, sin que los cirujanos lo supieran, tenía una mutación en su único gen de ornitina transcarbamilasa. El nivel de amoníaco en sangre de la mujer se disparó y murió unos días después.

Los seres humanos también excretan un segundo desecho nitrogenado, ácido úrico. Es el producto de ácido nucleico, no proteína, metabolismo. Se produce dentro de los peroxisomas. El ácido úrico es solo ligeramente soluble en agua y se precipita fácilmente de la solución formando cristales de urato de sodio en forma de agujas. Estos contribuyen a la formación de cálculos renales y producen el dolor insoportable de gota cuando se deposita en las articulaciones.

Curiosamente, nuestros riñones recuperan la mayor parte del ácido úrico filtrado en los glomérulos. ¿Por qué, si puede causar problemas?

  • El ácido úrico es un potente antioxidante y, por lo tanto, puede proteger a las células del daño causado por especies reactivas de oxígeno (ROS).
  • La concentración de ácido úrico es 100 veces mayor en el citosol que en el líquido extracelular. Entonces, cuando las células dañadas letalmente liberan su contenido, se forman cristales de ácido úrico en las cercanías. Estos mejoran la capacidad de las células dendríticas cercanas para "presentar" los antígenos liberados al mismo tiempo a las células T, lo que conduce a una respuesta inmunitaria más fuerte.

Por lo tanto, el riesgo de cálculos renales y gota puede ser el precio que pagamos por estas protecciones.

La mayoría de los mamíferos tienen una enzima: uricas - para descomponer el ácido úrico en un producto soluble. Sin embargo, durante la evolución de los grandes simios y los humanos, el gen que codifica la uricasa se volvió inactivo. La predisposición a la gota es nuestro legado.

El ácido úrico es el jefe desechos nitrogenados de insectos, lagartijas y serpientes y aves. Es el material blanquecino que dejan los pájaros en las estatuas. Estos animales convierten los productos de desecho de proteína metabolismo, así como el metabolismo del ácido nucleico en ácido úrico. Debido a su baja solubilidad en agua, estos animales pueden eliminar el nitrógeno residual con poca pérdida de agua.


¿Qué sucede durante una prueba de niveles de amoníaco?

Un profesional de la salud tomará una muestra de sangre de una vena de su brazo con una aguja pequeña. Después de que se inserta la aguja, se recolecta una pequeña cantidad de sangre en un tubo de ensayo o vial. Es posible que sienta un pequeño pinchazo cuando la aguja entra o sale. Esto suele tardar menos de cinco minutos.

Para examinar a un recién nacido, un médico limpiará el talón de su bebé con alcohol y pinchará el talón con una aguja pequeña. El proveedor recolectará algunas gotas de sangre y colocará un vendaje en el sitio.


Residuos nitrogenados en animales terrestres: el ciclo de la urea

El ciclo de la urea es el mecanismo principal por el cual los mamíferos convierten el amoníaco en urea. La urea se produce en el hígado y se excreta en la orina. La reacción química general por la cual el amoníaco se convierte en urea es 2 NH3 (amoniaco) + CO2 + 3 ATP + H2O → H2N-CO-NH2 (urea) + 2 ADP + 4 PI + AMP.

El ciclo de la urea utiliza cinco pasos intermedios, catalizados por cinco enzimas diferentes, para convertir el amoníaco en urea, como se muestra en [enlace]. El aminoácido L-ornitina se convierte en diferentes intermedios antes de regenerarse al final del ciclo de la urea. Por lo tanto, el ciclo de la urea también se conoce como ciclo de la ornitina. La enzima ornitina transcarbamilasa cataliza un paso clave en el ciclo de la urea y su deficiencia puede conducir a la acumulación de niveles tóxicos de amoníaco en el cuerpo. Las dos primeras reacciones ocurren en las mitocondrias y las tres últimas reacciones ocurren en el citosol. La concentración de urea en sangre, denominada nitrógeno ureico en sangre o BUN, se utiliza como indicador de la función renal.



En términos de evolución, ¿por qué podría haber evolucionado el ciclo de la urea en los organismos?

Se cree que el ciclo de la urea evolucionó para adaptarse a un entorno cambiante cuando evolucionaron las formas de vida terrestres. Las condiciones áridas probablemente llevaron a la evolución de la vía del ácido úrico como medio de conservación de agua.

Compara y contrasta la formación de urea y ácido úrico.

El ciclo de la urea es el mecanismo principal por el cual los mamíferos convierten el amoníaco en urea. La urea se produce en el hígado y se excreta en la orina. El ciclo de la urea utiliza cinco pasos intermedios, catalizados por cinco enzimas diferentes, para convertir el amoníaco en urea. Las aves, reptiles e insectos, por otro lado, convierten el amoníaco tóxico en ácido úrico en lugar de urea. La conversión de amoníaco en ácido úrico requiere más energía y es mucho más compleja que la conversión de amoníaco en urea.


Ver el vídeo: Ciclo De La Urea - Metabolismo del Amonio. Explicación (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Jacy

    Bravo, creo que esta oración es brillante

  2. Gibson

    Pido disculpas, pero, en mi opinión, no tienes razón. Puedo defender la posición. Escríbeme en PM, nos comunicaremos.



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