Аммиак — чрезвычайно растворимое низкомолекулярное соединение (мол. масса 17), легко диффундирующее в воде. Он токсичен для животных и не должен накапливаться в организме. Млекопитающие очень чувствительны к аммиаку и не могут переносить его в концентрациях выше 0,02 мг на 100 мл крови. У большинства водных организмов (от простейших до амфибий) аммиак благодаря своей высокой растворимости быстро выделяется в виде ионов аммония (NH+4), не успевая достигнуть токсичной концентрации.
Мочевина образуется в печени позвоночных в результате взаимодействия аммиака, отщепляющегося при дезаминировании, и углекислоты, образующейся в процессе дыхания. Синтез мочевины происходит в ходе циклического процесса, называемого орнитииовым циклом. Она менее растворима в воде и менее токсична, чем аммиак, и является главным азотистым экскретом у пластиножаберных и некоторых костистых рыб, взрослых амфибий и млекопитающих. Нормальное содержание мочевины в крови млекопитающих составляет 2,5-6,0 ммоль/л. Превращение головастика в лягушку сопровождается переходом от экскреции аммиака (аммониотелии) к экскреции мочевины (уреотелии).
Мочевая кислота и ее соли — идеальные азотистые экскреты для наземных животных, а для организмов, откладывающих клейдоические яйца (заключенные в оболочку, разд. 19.4.8), их образование является обязательным, так как они сочетают высокое содержание азота с низкой токсичностью. Эти вещества могут храниться в клетках, тканях и органах, не оказывая никаких токсических или вредных осморегуляторных эффектов, и для их экскреции требуется минимальное количество воды. При увеличении содержания мочевой кислоты в тканях она выпадает в виде твердого осадка. Более подробно биохимический механизм образования мочевой кислоты описан в разд. 19.4.5. В виде мочевой кислоты и урата аммония выводятся азотистые продукты обмена у насекомых, ящериц, змей и птиц. Человек, обезьяны и (в связи с особым дефектом почек) далматский дог также выделяют небольшие количества мочевой кислоты, однако у них она образуется только при расщеплении нуклеиновых кислот, но не белков. В норме содержание мочевой кислоты в крови человека составляет 3мг на 100 мл, а экскреция ее с мочой — около 1 г в сутки.
Помимо уже описанных продуктов у некоторых морских рыб при расщеплении избыточного белка образуется еще одно вещество-триметиламин-оксид.
Триметиламиноксид
Синтез этого вещества происходит путем присоединения метальных групп к аммиаку, отщепляющемуся при дезаминировании, и последующего окисления полученного продукта. Триметиламиноксид придает рыбе ее характерный запах.
Единственным, кроме белков, источником азотистых отходов являются нуклеиновые кислоты. Такие продукты питания, как дрожжи, печень и почки, содержат большое количество мелких клеток и поэтому богаты клеточными ядрами. При расщеплении компонентов этих пищевых продуктов образуются значительные количества оснований нуклеиновых кислот-пуринов и пиримидинов. У паукообразных и некоторых млекопитающих пуриновые основания — аденин и гуанин — выделяются в неизмененном виде, но у других организмов они расщепляются с образованием мочевой кислоты, как будет описано дальше.
Аденин и гуанин сходны по строению с мочевой кислотой, тогда как структура пиримидиновых оснований — цитозина, тимина и урацила — обусловливает их расщепление с образованием аммиака и аминокислоты. Аминокислота подвергается затем дезаминированию, и конечный азотистый продукт выводится в форме, характерной для данного организма. У насекомых, наземных рептилий, птиц, человека, обезьян и далматского дога пурины выделяются в виде мочевой кислоты. Однако у большинства млекопитающих в печени есть фермент уриказа, катализирующий превращение мочевой кислоты в аллантоин, который и выделяется. Двукрылые насекомые также выделяют аллантоин. У некоторых костистых рыб аллантоин окисляется в аллантоевую кислоту, и последняя экскретируется.
К числу других азотистых продуктов обмена относятся креатин и его производное креатинин. Креатин образуется в печени позвоночных из аминокислот аргинина, метионина и глицина. Около 2% всего креатина, имеющегося в организме, за сутки выводится в виде креатинина. Часть креатина фосфорилируется в мышцах с образованием фосфокреатина (фосфагена), который служит запасным источником энергии для регенерации АТФ путем фосфорилирования АДФ (разд. 1.4.8).
Наконец, еще одна группа азотистых отходов образуется в печени в процессах детоксикации. Чаще всего при этом образуется гиппуровая кислота, впервые обнаруженная в моче лошади (греч. hippos-лошадь), которая синтезируется путем связывания бензойной кислоты (поступающей с растительной пищей) с аминокислотой глицином. При помощи подобных реакций обезвреживаются и многие другие фенольные соединения.
