नाइट्रोजनी अपशिष्ट और उत्सर्जन
पशुओं को प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के टूटने से बचे हुए विषाक्त नाइट्रोजन का निपटान क्यों करना चाहिए, और वे इसे करने के लिए अमोनिया, यूरिया और यूरिक एसिड में से कैसे चुनते हैं।
Definition
नाइट्रोजनी उत्सर्जन प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड अपचय के नाइट्रोजन युक्त अंतिम उत्पादों — मुख्य रूप से अमोनिया, यूरिया और यूरिक एसिड — का ऐसे रूप में निष्कासन है जिसकी विषाक्तता और जल आवश्यकता जानवर के पर्यावरण के अनुकूल हो।
Scope
यह विषय नाइट्रोजनी अपशिष्टों के उत्पादन और उत्सर्जन को शामिल करता है: अपशिष्ट नाइट्रोजन की उत्पत्ति, अमोनिया की विषाक्तता और जल लागत, यूरिया और यूरिक एसिड का संश्लेषण और उत्सर्जन, और जानवरों का उनके मुख्य अपशिष्ट और जल अर्थव्यवस्था के अनुसार अमोनोटेलिक, यूरियोटेलिक, या यूरिकोटेलिक के रूप में वर्गीकरण। यह बताता है कि अपशिष्ट का चुनाव आवास और विकासात्मक मोड से कैसे संबंधित है। कवरेज तुलनात्मक और यांत्रिक है।
Core questions
- अपशिष्ट नाइट्रोजन एक समस्या क्यों है जिसे जानवरों को सक्रिय रूप से प्रबंधित करना चाहिए?
- अमोनिया, यूरिया और यूरिक एसिड के उत्सर्जन के बीच क्या व्यापार-बंद हैं?
- एक जानवर का आवास यह कैसे निर्धारित करता है कि वह कौन सा नाइट्रोजनी अपशिष्ट उत्पन्न करता है?
- यूरिया और यूरिक एसिड का संश्लेषण और उत्सर्जन कैसे होता है?
Key theories
- नाइट्रोजन उत्सर्जन में विषाक्तता-जल लागत व्यापार-बंद
- अमोनिया अत्यधिक विषाक्त होता है लेकिन बनाने में सस्ता होता है और इसे बाहर निकालने के लिए बहुत अधिक पानी की आवश्यकता होती है, यूरिया बहुत कम विषाक्त होता है और कम पानी की आवश्यकता होती है लेकिन संश्लेषण के लिए ऊर्जा खर्च होती है, और यूरिक एसिड लगभग गैर-विषाक्त और पानी बचाने वाला होता है लेकिन इसमें सबसे अधिक ऊर्जा खर्च होती है, इसलिए प्रत्येक जानवर का चुनाव विषाक्तता, पानी और ऊर्जा को संतुलित करता है।
- आवास-जुड़े उत्सर्जक मोड
- जलीय जानवर अमोनोटेलिक होते हैं क्योंकि पानी अमोनिया को दूर ले जाता है, पानी तक पहुंच वाले स्थलीय जानवर यूरियोटेलिक होते हैं, और गंभीर पानी की कमी का सामना करने वाले या अंडे में विकसित होने वाले जानवर यूरिकोटेलिक होते हैं, जो उत्पादित अपशिष्ट को पर्यावरण और जीवन इतिहास से जोड़ते हैं।
Mechanisms
अमीनो एसिड और न्यूक्लियोटाइड का टूटना अमोनिया छोड़ता है, जो कोशिकाओं के लिए विषाक्त होता है। प्रचुर मात्रा में पानी वाले जानवर, जैसे कि अधिकांश जलीय अकशेरुकी और बोनी मछली, गलफड़ों और शरीर की सतहों के माध्यम से सीधे अमोनिया उत्सर्जित करते हैं (अमोनोटेलि)। स्तनधारी, वयस्क उभयचर और कई अन्य अमोनिया को यकृत में ऑर्निथिन (यूरिया) चक्र के माध्यम से कम विषाक्त और अधिक पानी में घुलनशील यूरिया में परिवर्तित करते हैं और इसे मूत्र में उत्सर्जित करते हैं (यूरियोटेलि)। पक्षी, स्थलीय सरीसृप और कीड़े नाइट्रोजन को यूरिक एसिड में परिवर्तित करते हैं, जो लगभग अघुलनशील होता है और बहुत कम पानी के साथ पेस्ट या क्रिस्टल के रूप में उत्सर्जित किया जा सकता है (यूरिकोटेलि), एक अनुकूलन जो भ्रूणों को अंडे के अंदर सुरक्षित रूप से अपशिष्ट जमा करने की भी अनुमति देता है। चुना गया मार्ग संश्लेषण की ऊर्जा लागत, उत्पाद की विषाक्तता और इसे उत्सर्जित करने के लिए आवश्यक पानी के बीच संतुलन को दर्शाता है।
Clinical relevance
नाइट्रोजन उत्सर्जन का तुलनात्मक अध्ययन यूरिया चक्र और यूरिक एसिड चयापचय की जैव रसायन और शरीर विज्ञान को स्पष्ट करता है जो नाइट्रोजन प्रबंधन और इसकी गड़बड़ी की समझ को रेखांकित करता है। यह प्रविष्टि शैक्षिक संदर्भ सामग्री है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।
History
क्रेब्स और हेंसेलीट द्वारा 1932 में यूरिया चक्र की खोज ने बताया कि जानवर अमोनिया को यूरिया में कैसे विषहरण करते हैं, और अर्नेस्ट बाल्डविन जैसे तुलनात्मक जैव रसायनज्ञों ने नाइट्रोजनी अपशिष्ट के चुनाव को पर्यावरण और विकास से जोड़ा, विषाक्तता-जल-ऊर्जा व्यापार-बंद को तैयार किया जो इस क्षेत्र को व्यवस्थित करता है।
Key figures
- Hans Krebs
- Kurt Henseleit
- Knut Schmidt-Nielsen
- Ernest Baldwin
Related topics
Seminal works
- schmidtnielsen1997
- hill2016
- randall2002
Frequently asked questions
- सभी जानवर केवल अमोनिया का उत्सर्जन क्यों नहीं करते, जो बनाने में सबसे सस्ता है?
- अमोनिया बहुत विषाक्त होता है और इसे पतला करने और बाहर निकालने के लिए बड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है, इसलिए सीमित पानी वाले जानवर अतिरिक्त ऊर्जा लागत के बावजूद इसे सुरक्षित यूरिया या यूरिक एसिड में परिवर्तित करते हैं।
- पक्षी यूरिक एसिड का उत्सर्जन क्यों करते हैं?
- यूरिक एसिड लगभग अघुलनशील होता है और बहुत कम पानी के साथ निष्कासित किया जा सकता है, जो उड़ान में पानी बचाता है और विकासशील भ्रूण को खोल वाले अंडे के अंदर सुरक्षित रूप से अपशिष्ट जमा करने की भी अनुमति देता है।