Nitrogenhaldige avfallsstoff

Maten dyr et, består i hovudsak av tre energigivande næringsstoff: karbohydrat, feitt og protein.

Når celler produserer energi frå karbohydrat og feitt, blir det berre danna karbondioksid (CO₂) og vatn som restprodukt.

Protein er bygd opp av aminosyrer, og kvar aminosyre inneheld ei aminogruppe (-NH₂). Når cellene forbrenner protein, blir det derfor danna nitrogensambindingar i tillegg til karbondioksid og vatn.

Utskiljing av CO₂ skjer normalt via respirasjonsorgana. Vatn blir òg skilt ut via respirasjonsorgana og dessutan via urin, avføring og sveitte. Nitrogenhaldige avfallsstoff blir skilde ut via ekskresjonsorgana til dyret eller direkte gjennom kroppsoverflata. Dyr skil ut nitrogen i form av ei av desse nitrogensambindingane:

• ammoniakk
• urea
• urinsyre

Ammoniakk (NH₃) blir danna når aminogruppa (-NH₂) blir fjerna frå ei aminosyre. Ammoniakk er eit giftig stoff som ikkje kan lagrast i kroppen. Sidan molekylet er lite og svært vassløyseleg, diffunderer det likevel raskt gjennom cellemembranane.

Ammoniakk er veleigna som ekskresjonsprodukt for vasslevande dyr, sidan det raskt kan skiljast ut til omgivnadene gjennom kroppsoverflata eller gjellene. Ammoniakk er eit ekskresjonsprodukt hos dei fleste vasslevande dyr, inkludert beinfiskar.

Sidan ammoniakk er giftig, og derfor må fortynnast i store mengder vatn, er det ikkje eigna som ekskresjonsprodukt hos landlevande dyr. Hos desse blir ammoniakk omdanna til urea eller urinsyre.

Pattedyr og dei fleste vaksne amfibium skil ut nitrogen ved å produsere urea, som blir danna av to aminogrupper og eit karbondioksidmolekyl.

Urea er til liks med ammoniakk lettløyseleg i vatn, men det er 100 000 gonger mindre giftig. Derfor kan urea konsentrerast i ekskresjonsorgana og skiljast ut utan det går med så mykje vatn.

Bruken av urinsyre som ekskresjonsprodukt er ei viktig tilpassing til vassparing hos mange landlevande dyr, til dømes insekt, fuglar og dei fleste krypdyr.

Urinsyre er eit nedbrytingsprodukt av stoff som blir kalla purin (frå engelsk pure urine). Blant purina finn vi mellom anna nitrogenbasane adenin og guanin, som er byggjesteinar i DNA. Urinsyre er svært lite løyseleg i vatn og er lite giftig.

Sidan urinsyre er svært lite løyseleg i vatn, kan nesten alt vatnet reabsorberast i ekskresjonsorgana. Urinsyra blir dermed skild ut som ein halvfast masse, og lite vatn går tapt. Blant krypdyra finst det likevel nokre unntak. Krokodillar og vasslevande skjelpadder skil ut ammoniakk direkte til vatnet dei lever i.

Det finst ein evolusjonsteori som går ut på at det er ein samanheng mellom kva nitrogensambindingar som blir skilde ut, og om embryoutviklinga går føre seg i eit ope eller eit lukka miljø.

Ope miljø

Amfibieegg er ikkje beskytta av eit ytre skal og utviklar seg i eit ope miljø i direkte kontakt med vatn. Dette gjer at avfallsstoff som ammoniakk lett kan skiljast ut til omgivnadene. Pattedyrfoster blir utvikla i livmora og kan overføre urea til mora sitt blod.

Lukka miljø

Embryoutviklinga hos krypdyr og fuglar skjer i eit egg som er omgitt av eit ytre skal. Dette gir eit lukka miljø der berre respirasjonsgassar kan utvekslast med omgivnadene. Nitrogensambindingar må lagrast inne i egget.

I egget har embryoet avgrensa tilgang på vatn, men urinsyre bind lite vatn og kan avsetjast som faste krystallar på innsida av eggeskalet utan å ha nokon giftverknad. Fugle- og krypdyrembryo kan dermed leve inne i egget utan å bli forgifta av sitt eige nitrogenavfall.