植物會排出「含氮廢物」嗎？

這問題乍聽之下有點兒不合情理；這就好比一個人將辛苦開採出來的黃金、石油丟棄一樣。植物的根可是搶著吸收動物們排出來的含氮廢物，也就是銨、尿素等俗稱氮肥的東西，因為這些物質是植物用來合成蛋白質與核酸等細胞重要成分的原料。那麼，植物又怎麼會排出自己代謝之後的「肥料」呢？顯然你並沒有把動物產生的含氮廢物是植物的所需的氮肥關聯在一起。但是轉念一想，誰說有用、重要的東西就不能丟呢？例如水。水對植物生存的重要性不需要再多做強調了，然而從根部吸收來的水，卻有多達九成以上會經氣孔等部位從植物體離去。所以，重要的東西未必不能捨棄；只要能換來更大的好處(想想看，植物流失水分的過程中得到了什麼？)。植物有可能排出「含氮廢物」嗎？這問題也許值得想一想。

生物生存所需的能量與體質皆來自養分的代謝作用，代謝指的是生物體內一切化學反應的總和。化學反應的過程中一定有反應物與產物並伴隨著能量的轉換，生物需要的就是反應過程中釋放的能量或是部分的產物，其他副產品就是廢物，必須排出。你應該還有印象，生物總是遵循最經濟原則，所以代謝作用常常出現耦合現象，意思是某個代謝反應的副產品將成為另外一條代謝路徑的反應物，一點兒都不浪費！(如下圖)我認為植物不會排出含氮廢物的理由之一，就是基於這個認知。

那麼動物又怎麼會產生含氮廢物？還必須將它排出體外？

氨是人體代謝後產生的主要且最初的含氮廢物(見下圖)，它的來源是胺基酸。胺基酸不像葡萄糖、脂肪酸，後者若過量攝取，人體會以肝醣、脂質的形式加以儲存。然而，過量的胺基酸不會被合成蛋白質而是會被分解並釋出能量；胺基酸氧化釋能後的副產品便是氨，而它的確也能在人體內成為其他代謝路徑的反應物而被消耗掉。不過，顯然消耗與製造氨的量並未平衡，因此，過量的氨就可能造成兩項傷害：它是鹼性物質會干擾人體血液的酸鹼值平衡，其次是高濃度的氨會改變人體某種酵素(glutamate dehydrogenase)的反應平衡方向，最終造成某種物質(glutamine)大量累積在腦脊液中引起中樞神經的病變(註)；這條代謝路徑就會消耗氨，前半部產生glutamate是正常生理機能，後半產生glutamine的結果卻會造成病變 。血液與神經若發生異常那是會發生立即且系統性的災難，所以人體必須馬上由肝臟處理氨，將其降毒成尿素，並且經由腎臟排除尿素；你能理解為何毒液攻擊的目標不是血液就是神經了吧。

 

現在，我們要思考的是，植物體內會出現多餘的胺基酸同時還用它來氧化釋能嗎？

多數植物與細菌都能自行合成20種胺基酸；它們的材料之一就是氨，以滿足體內合成蛋白質的需求，而每一種胺基酸的合成皆由許多酵素參與催化，酵素是種蛋白質，必須由基因來指導細胞製造；未來你們會學到這整個過程受到基因操作組的精確調控。換言之，胺基酸的合成對細胞來講是非常耗能又費事的工作，過度合成的的可能性並不高，再加上如果能量需求可由相對單純的光合作用產生的糖來支援(合成葡萄糖只要一條生產線，合成胺基酸則需要20條生產線。事實上所有動物在演化過程中還不斷地削減其合成胺基酸的代謝路徑，人家幫你做比自己合成更省能源呀)，那麼又何須燃燒昂貴的胺基酸？因此，植物氧化多餘胺基酸產生氨的機會不大。另外，別忘了合成胺基酸還會消耗氨。由此看來，植物既無累積氨的代謝路徑又不斷在成長過程中消耗氨，怎麼會有排出氨及其衍生出來其他形式含氮廢物的可能性呢？

 以上的討論是非常片面的，只能說我不認為植物會排出含氮廢物，但誰曉得呢？

 註：有關氨(溶於水後變成銨)、尿素與人體的關係有兩點補充：

1.    高濃度的銨會令glutamate dehydrogenase將銨與ketoglutarate合成glutamate，之後glutamate在glutamine synthase的催化下與銨結合成glutamine。由於glutamate是人體中樞神經重要的神經訊息傳導物質，當它大量被酵素轉變成glutamine之後便失去其應有的功能。中樞神經會因銨濃度過高而受傷害，可能就是這個緣故。

2.    胃幽門桿菌之所以能在胃部存活靠的就是人體合成的尿素。這種細菌能產生將尿素分解成氨與二氧化碳的酵素，其中氨可中和胃酸，因此幽門桿菌才得以存活。

註：尿素還是鯊魚體內對抗海水高張環境的工具，這個現象類似昆布吸收大量碘在細胞內的用途。