Después de que el hígado procesa los metabolitos para producir urea y otros subproductos, estos viajan en la sangre al corazón, luego se oxigenan y algunos viajan a través de la arteria renal a los riñones.
La urea en el agua puede descomponerse en amoníaco, que es tóxico, como se menciona en la página n.° 170 (6) de un libro de texto , bajo la producción de amoníaco.
El reactivo y el producto están en equilibrio. También está presente un producto gaseoso, CO2 , que podría potencialmente escapar durante la oxigenación de la sangre. Por lo tanto, de acuerdo con el principio de Le Chatelier, es posible un cambio de equilibrio hacia el producto
NH 2 CONH 2 + 2H 2 O → (NH 4 ) 2 CO 3 ⇌ 2NH 3 + H 2 O + CO 2
La posibilidad de que la urea se descomponga en amoníaco es alta mientras viaja en la sangre (es decir, si toma una ruta larga) y en la vejiga, pero aún así no sucede. ¿Por qué no?
La respuesta a esta pregunta es simplemente esta:
La energía de activación para la reacción no catalizada es tal que la cantidad de descomposición de la urea en solución acuosa a la temperatura y el pH de la sangre es insignificante en el tiempo que lleva la transferencia de la urea al riñón.
La literatura que respalda esto es muy antigua, por lo que primero citaré un artículo relativamente reciente (2004) y (creo) disponible gratuitamente de Robert P. Hausinger sobre la ureasa en el que escribe:
El sustrato [es decir, la urea] está altamente estabilizado por resonancia (30 a 40 kcal/mol), disminuyendo así la reactividad de su carbono carbonílico, de modo que nunca se ha observado hidrólisis espontánea de la urea . Más bien, la urea se descompone en solución (con una vida media estimada de 3,6 años a 38 °C) mediante la eliminación lenta de amoníaco para formar ácido ciánico (17)
La referencia [17] es un artículo de Zerner en Bio-organic Chemistry de 1991 que requiere una suscripción a la biblioteca. En efecto, cita la misma vida media:
La molécula de urea es muy estable. Entre pH 2 y pH 12, la descomposición no enzimática de la urea en medios acuosos es independiente del pH y tiene una vida media de 3,6 años a 38°C (36-38).
Las referencias 36 es un libro escrito en 1923, y las referencias 37 y 38 datan de 1942 y 1955, respectivamente. No he comprobado esto último, pero puede hacerlo si alguien lo exige.
Todo lo cual no es sorprendente, ya que el propósito del ciclo de la urea en los mamíferos (etc.) es eliminar el amoníaco tóxico y, como señala @Fizz, las bacterias que utilizan el compuesto necesitan la enzima ureasa.
[Respuesta parcial]
[Afirmación OP:] La urea en el agua puede descomponerse en amoníaco, que es tóxico.
Probablemente no tan fácilmente como piensas. Si Wikipedia es correcta :
La urea sola es muy estable debido a las formas de resonancia que puede adoptar.
Algunas bacterias usan ureasa para catalizar la reacción en 14 órdenes de magnitud (dice Wikipedia).
Hay algunas fuentes primarias de la década de 1930 sobre las formas de resonancia de la urea; Todavía no los he leído.
A partir de datos experimentales en soluciones (no en sangre), la urea estaría cerca de su máxima estabilidad en la sangre, al menos en cuanto al pH:
El análisis de estabilidad muestra que la urea es más estable en el rango de pH de 4-8 y la estabilidad de la urea disminuye con el aumento de la temperatura para todos los valores de pH. Dentro del rango experimental de temperatura y valores iniciales de concentración de urea, la degradación de urea más baja se encontró con el tampón de lactato pH 6.0. La velocidad de descomposición de la urea en soluciones y preparados farmacéuticos muestra la dependencia de las concentraciones iniciales de urea. A concentraciones iniciales de urea más altas, la tasa de degradación es una función decreciente con el tiempo. Esto sugiere que la reacción inversa es un factor en la degradación de la solución de urea concentrada.
En cuanto a la velocidad de reacción en términos que incluso yo puedo entender:
La molécula de urea es muy estable. Entre pH 2 y pH 12, la descomposición no enzimática de la urea en medios acuosos es independiente del pH y tiene una vida media de 3,6 años a 38°C.
(Esta revisión cita datos de documentos más antiguos, por lo que presumiblemente tenían métodos menos sensibles, por lo que concluyeron en un rango de pH más amplio donde es más estable).
Para los expertos en química, existe mucha más información sobre la cinética de la reacción.
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