Vad är xenobiotisk metabolism?

Xenobiotisk metabolism hänvisar till de olika kemiska reaktionerna, kallade metaboliska vägar, som en levande organisme använder för att förändra kemikalier som normalt inte finns i en organisme som en del av dess naturliga biokemi.Dessa kemikalier, kallade xenobiotika, kan inkludera saker som gifter, droger och miljöföroreningar.Xenobiotisk metabolism är viktigt för livet, eftersom det gör att en organisme kan neutralisera och eliminera främmande toxiner som annars skulle störa de kemiska processerna som håller den vid liv.Den xenobiotiska metabolismen hos människor och många andra livsformer är viktigt inom områden som medicin, jordbruk och miljövetenskap.

Många potentiellt skadliga ämnen förhindras från att skada membranen i cellerna, vilka som reglerar vilka kemikalier som får komma inen cell och blockerar fysiskt många xenobiotika.Polära molekyler, som har elektriska dipoler eftersom deras elektroner inte är jämnt delade mellan molekyler atomer, kan i allmänhet inte komma förbi ett cellermembran.Icke -polära molekyler kan emellertid passera genom det permeabla membranet och in i cellen.Xenobiotisk metabolism skyddar kroppen från dessa ämnen med enzymer som kommer att reagera med de flesta icke -polära föreningar.Denna specialisering hindrar dem från att attackera användbara ämnen som är en del av organismerna normal biokemi, som är polära föreningar som kan diffundera genom cellulära membran med hjälp av transportproteiner.

I det första steget av xenobiotisk metabolism modifieras det främmande substansen genom genom hjälp av transportproteiner.Kemiska reaktioner som tillför polära eller reaktiva grupper till dess molekyler.Detta görs oftast med enzymer som katalyserar monooxygenasreaktioner med syremolekyler, eller O2, och väte, tillsätt en atom av syre från O2 till den xenobiotiska molekylen och producerar en molekyl av vatten som en biprodukt.Den mest framträdande gruppen av proteiner som är involverade i detta stadium är cytokrom P450 -familjen, som omfattar mer än 11 500 olika proteiner och är närvarande i alla former av liv på jorden.

Det modifierade xenobiotiska avgiftas sedan genom reaktioner med andra molekyler, i kombination meddem för att bilda molekyler som kallas xenobiotiska konjugat.Kemikalier som vanligtvis används i denna fas inkluderar glycin (C2H5NO2), glutation (C10H17N3O6S) och glukuronsyra (C6H10O7).Dessa molekyler är anjoniska, vilket innebär att de innehåller fler elektroner än protoner och har därför en negativ elektrisk laddning.Beroende på det involverade ämnet kan de resulterande konjugaten genomgå ytterligare kemiska reaktioner under avgiftning.

Slutligen utsöndras konjugatet från cellen.Dess negativt laddade anjoniska grupper tillåter den att binda med proteintransportmolekyler, som bär konjugatet över det cellulära membranet och ut ur cellen.Därifrån kan xenobiotiken metaboliseras ytterligare av extracellulära biokemikalier eller utvisas från kroppen helt och hållet i svett, urin eller avföring.

Över tid kan den xenobiotiska metabolismen av framgångsrika generationer av organismer utvecklas för att ge större skydd mot ämnen de är troligt att de är troligtvis till att de är troligtvis att tillgodosMöte i sin miljö, som medlemmarna i arten som bäst kan hantera dem överlever och uppfödde sina stipendiater.Detta gör att många former av liv kan leva i miljöer eller säkert äta mat som skulle vara dödlig för andra arter.Detta kan i sin tur stimulera utvecklingen av arter som producerar toxiner för jakt eller defensiva ändamål, vilket skapar selektivt tryck som gynnar organismer som är mest effektiva för att övervinna metabolismen för deras rovdjur eller byte.

xenobiotisk metabolism är en viktig faktor i jordbruket.Reaktionen från olika organismer på xenobiotika påverkar hur de kommer att påverkas av jordbrukskemikalier som bekämpningsmedel.Detta gör evolutionär anpassning till xenobiotika till ett stort problem, eftersom skadedjur som grödätande insekter kan utvecklas större motståndE till bekämpningsmedel som mindre resistenta medlemmar av en art vinkar ut ur genpoolen.

xenobiotisk metabolism är också viktigt i medicinen, eftersom de flesta läkemedel är xenobiotika.Vissa läkemedel har ingen medicinsk effekt i den form som faktiskt administreras till patienten och blir aktiva när de kemiskt förändras av patienternas metabolism, en process som kallas bioaktivering.Detta görs oftast genom att oxidera läkemedelsmolekylerna och involverar vanligtvis cytokrom P450 -familjen.Det kan emellertid också involvera andra proteiner såsom epoxidhydrolas, metyltransferas och N-acetyltransferas, vilket orsakar kemiska förändringar såsom hydrolys, metylering och acetylering.En vanlig orsak till farliga läkemedelsinteraktioner är när ett läkemedel påverkar patienternas metabolism som stör kroppens förmåga att metabolisera ett annat läkemedel, vilket gör att det senare kan samla obearbetat tills det når farliga nivåer och förgiftar patienten.