질소대사

요약 체내에서 질소를 함유하는 유기화합물이 합성 ·분해되는 모든 화학반응을 말하는데 질소함유 유기화합물의 분해에서 생긴 탄소 ·수소 ·산소 등은 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O) 등이 되고, 질소는 암모니아(NH₃)로 전환된다.

생물체에 있는 질소함유 유기화합물로서 양적으로 많은 것은 아미노산 ·단백질 ·핵산 ·인지질 등이며, 이러한 물질은 모든 생물에서 공통적으로 존재한다. 동물은 이러한 화합물을 무기질소로부터 합성하는 능력이 없어서 식물이 합성해 놓은 유기물을 섭취하여 체내에서 자신에게 필요한 여러 유기물로 전환시킨다. 식물은 주로 토양 속에 존재하는 무기 질소화합물을 뿌리를 통하여 흡수한 다음 체내에서 필요한 여러 가지 유기물로 합성한다.

식물이 흡수하는 무기질소는 주로 암모늄염(NH₄⁺), 질산염(NO₃^-) 등인데, 이것을 체내에 흡수하여 각종 아미노산과 같은 유기화합물을 합성한다. 질소대사는 위와 같이 질소를 함유한 각종 유기화합물이 합성 ·분해되는 모든 화학변화의 과정을 총칭하는 것이다. 생물체를 구성하는 모든 유기화합물은 항상 분해되고 있으며, 또 새로 합성된 유기화합물이 그 자리를 메우고 있다.

즉, 우리의 몸을 구성하고 있는 모든 유기화합물은 마치 흐르는 강물과 같이 항상 새 물질로 바뀌고 있다. 이것은 질소를 가지고 있는 유기화합물의 경우도 마찬가지여서, 단백질이나 핵산 등도 항상 분해되고 또 새롭게 합성되고 있다. 이러한 질소함유 유기화합물의 분해에서 생긴 탄소 ·수소 ·산소 등은 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O) 등이 되고, 질소는 암모니아(NH₃)로 전환된다.

이산화탄소와 물은 그대로 체외로 배출되지만, 암모니아는 생물의 종류에 따라 여러 가지 물질로 다시 전환된 다음 얼마 동안 체내에 축적되었다가 배출된다. 식물은 체내에서 생성된 암모니아를 다시 질소 유기화합물 합성에 이용하므로 질소의 배출은 사실상 없다.

그러나 동물은 유기화합물의 합성능력이 없으므로 질소 유기화합물의 분해에서 생긴 암모니아는 체외로 배출하여야 한다. 이 암모니아는 독성이 매우 강하므로 체내에 장시간 저장할 수가 없다. 물속에 사는 무척추동물이나 어류는 체내에서 생긴 암모니아를 그대로 주위의 물속에 확산시켜 배출하는데, 암모니아는 물에 잘 녹으므로 이와 같은 배출방법으로 몸에서 쉽게 제거할 수 있다.

그러나 육상동물은 물을 떠나서 살고 있으므로 이 암모니아를 독성이 약한 CO(NH₂)₂로 전환시켜 어느 정도 저장하였다가 오줌으로 배출한다. 개구리와 같은 와 사람을 비롯한 가 이런 방법을 쓰고 있다. 요소는 독성이 암모니아보다 약하고, 또 요소 1분자는 암모니아 2분자에 해당하므로 질소 배설물의 저장 방법으로서는 매우 효과적이다. 이 요소는 독성이 비교적 약하나 전혀 없는 것은 아니므로 동물은 이것을 체내에 저장할 때 물에 녹여 희석한 상태로 저장한다. 이것이 오줌이다.

한편 조류(鳥類)나 사막 또는 고산지대에 살고 있는 (뱀 종류)는 요소를 오줌의 형태로 체내에 저장하는 것이 그들의 생태로 보아 부적합하다. 왜냐하면, 오줌의 형태로 다량의 물을 체내에 지니고 있는 것은 나는 데도 불편하고, 또 사막이나 고산에서는 물이 흔하지 않기 때문이다. 그래서 이런 동물은 질소를 (尿酸) C₅H₄O₃N₄의 형태로 만들어 저장하였다가 배출한다.