После того, как печень перерабатывает метаболиты с образованием мочевины и других побочных продуктов, они с кровью попадают в сердце, затем насыщаются кислородом, а некоторые из них по почечной артерии попадают в почки.
Мочевина в воде может разлагаться на аммиак, который ядовит, как указано на странице № 170 (6) учебника , при производстве аммиака.
Реагент и продукт находятся в равновесии. Также присутствует газообразный продукт, CO 2 , который потенциально может выделяться во время оксигенации крови. Отсюда, согласно принципу Ле Шателье, возможен сдвиг равновесия в сторону произведения
NH 2 CONH 2 + 2H 2 O → (NH 4 ) 2 CO 3 ⇌ 2NH 3 + H 2 O + CO 2
Вероятность разложения мочевины до аммиака высока при движении в крови (т.е. при длительном пути) и в мочевом пузыре, но этого все же не происходит. Почему нет?
Ответ на этот вопрос довольно прост:
Энергия активации некатализируемой реакции такова, что количество разложения мочевины в водном растворе при температуре крови и рН незначительно по сравнению со временем, необходимым для переноса мочевины в почки.
Литература, подтверждающая это, очень старая, поэтому я сначала процитирую относительно недавнюю (2004 г.) и (я думаю) свободно доступную статью Роберта П. Хаузингера о уреазе, в которой он пишет:
Субстрат [т.е. мочевина] обладает высокой резонансной стабилизацией (от 30 до 40 ккал/моль), что снижает реакционную способность его карбонильного углерода, так что самопроизвольный гидролиз мочевины никогда не наблюдался . Скорее всего, мочевина разлагается в растворе (приблизительный период полураспада 3,6 года при 38°C) путем медленного выведения аммиака с образованием цианистой кислоты (17).
Ссылка [17] — это статья Зернера по биоорганической химии от 1991 года, на которую требуется подписка в библиотеке. По сути, он цитирует тот же период полураспада:
Молекула мочевины очень стабильна. Между pH 2 и pH 12 неферментативное разложение мочевины в водной среде не зависит от pH и имеет период полураспада 3,6 года при 38°C (36-38).
Ссылки 36 — это книга, написанная в 1923 году, а ссылки 37 и 38 датируются 1942 и 1955 годами соответственно. Последнее я не проверял, но могу, если кто потребует.
Все это неудивительно, поскольку целью цикла мочевины у млекопитающих (и т. д.) является устранение токсичного аммиака, и, как указывает @Fizz, фермент уреаза необходим бактериям, которые используют это соединение.
[Частичный ответ]
[Утверждение OP:] Мочевина в воде может разлагаться на аммиак, который является токсичным.
Наверное, не так легко, как вы думаете. Если Википедия права :
Сама по себе мочевина очень стабильна из-за резонансных форм, которые она может принимать.
Некоторые бактерии используют уреазу для катализа реакции на 14 порядков (говорит Википедия).
Есть несколько первоисточников 1930-х годов по резонансным формам мочевины; Я их еще не читал.
Судя по экспериментальным данным в растворах (не в крови), мочевина будет близка к максимальной стабильности в крови, по крайней мере, с точки зрения pH:
Анализ стабильности показывает, что мочевина более стабильна в диапазоне рН 4-8, а стабильность мочевины снижается при повышении температуры для всех значений рН. В экспериментальном диапазоне значений температуры и начальной концентрации мочевины наименьшая деструкция мочевины была обнаружена при рН лактатного буфера 6,0. Скорость разложения мочевины в растворах и аптечных препаратах находится в зависимости от исходных концентраций мочевины. При более высоких начальных концентрациях мочевины скорость деградации представляет собой убывающую функцию со временем. Это свидетельствует о том, что обратная реакция является фактором деградации концентрированного раствора мочевины.
Что касается скорости реакции в терминах, которые даже я могу понять:
Молекула мочевины очень стабильна. Между pH 2 и pH 12 неферментативное разложение мочевины в водной среде не зависит от pH и имеет период полураспада 3,6 года при 38°C.
(В этом обзоре цитируются данные из более старых статей, поэтому, по-видимому, у них были менее чувствительные методы, поэтому они пришли к выводу о более широком диапазоне pH, где он наиболее стабилен.)
Для специалистов в области химии существует гораздо больше информации о кинетике реакции.
GoalaSestant
GoalaSestant
GoalaSestant
GoalaSestant
Крис
GoalaSestant