Co je to xenobiotický metabolismus?

xenobiotický metabolismus odkazuje na různé chemické reakce, nazývané metabolické dráhy, které živý organismus používá ke změně chemikálií, které se v organismu obvykle nevyskytují v rámci jeho přirozené biochemie. Tyto chemikálie, nazývané xenobiotika, mohou zahrnovat věci, jako jsou jedy, drogy a znečišťující látky na životní prostředí. Xenobiotický metabolismus je pro život důležitý, protože umožňuje organismu neutralizovat a eliminovat cizí toxiny, které by jinak narušovaly chemické procesy, které jej udržují naživu. Xenobiotický metabolismus lidí a mnoho dalších forem života je důležitý v oborech, jako je medicína, zemědělství a environmentální věda. Polární molekuly, které mají elektrické dipóly, protože jejich elektrony nejsou rovnoměrně sdíleny mezi atomy molekuly, jsou obecněNelze se dostat přes membránu buňky. Nepolární molekuly však mohou projít propustnou membránou a do buňky. Xenobiotický metabolismus chrání tělo před těmito látkami enzymy, které budou reagovat s většinou nepolárních sloučenin. Tato specializace jim brání v útoku na užitečné látky, které jsou součástí normální biochemie organismu, což jsou polární sloučeniny schopné rozptýlit buněčnými membránami pomocí transportních proteinů.

V první fázi xenobiotického metabolismu je cizí látka modifikována chemickými reakcemi, které přidávají polární nebo reaktivní skupiny do jeho molekul. To se nejčastěji provádí s enzymy, které katalyzují monooxygenázové reakce s molekulami kyslíku nebo O2 a vodík, přidávají jeden atom kyslíku z O2 do xenobiotické molekuly a vytvářejí molekulu vody jako vedlejší produkt. Nejvýznamnější skupina proteinůDo této fáze je zapojena rodina cytochromu P450, která zahrnuje více než 11 500 různých proteinů a je přítomno ve všech formách života na Zemi.

Modifikované xenobiotika je poté detoxikována reakcemi s jinými molekulami a kombinuje s nimi za vzniku molekul zvaných xenobiotické konjugáty. Chemikálie běžně používané v této fázi zahrnují glycin (C2H5NO2), glutathion (C10H17N3O6s) a kyselina glukuronová (C6H10O7). Tyto molekuly jsou aniontové, což znamená, že obsahují více elektronů než protony, a proto mají negativní elektrický náboj. V závislosti na související látce mohou výsledné konjugáty podrobit další chemické reakce v průběhu detoxikace.

Nakonec je konjugát vylučován z buňky. Jeho negativně nabité aniontové skupiny mu umožňují vázat se s molekulami proteinu transportéru, které nesou konjugát přes buněčnou membránu a mimo buňku. Odtud může být xenobiotika dále metabolizována extracelulárními biochemiCals nebo vyloučené z těla zcela v potu, moči nebo výkalech.

6 To umožňuje mnoha formám života žít v prostředích nebo bezpečně jíst jídlo, které by bylo smrtelné pro jiné druhy. To může zase podnítit vývoj druhů, které produkují toxiny pro lov nebo defenzivní účely, a vytváří selektivní tlak, který upřednostňuje organismy nejúčinnější při překonávání metabolismu jejich predátorů nebo kořisti.

xenobiotický metabolismus je důležitým faktorem v zemědělství. Reakce různých organismů na xenobiotika ovlivňuje to, jak budou ovlivněny zemědělskými chemikáliemi, jako jsou pesticidy. Díky tomu je evoluční adaptace na xenobiotiku hlavním problémem, protože škůdci, jako je hmyz s plodinou, se mohou vyvinout gOdolnost vůči pesticidům jako méně rezistentní členy druhu jsou vyhrány z genového fondu.

xenobiotický metabolismus je také důležitý v medicíně, protože většina léků je xenobiotika. Některá léčiva nemají lékařský účinek ve formě, která se ve skutečnosti podává pacientovi a stává se aktivní, když jsou chemicky změněny metabolismem pacienta, což je proces zvaný bioaktivace. To se nejčastěji provádí oxidací molekul léčiva a obvykle zahrnuje rodinu cytochromu P450. Může však také zahrnovat jiné proteiny, jako je epoxid hydroláza, methyltransferáza a N-acetyltransferáza, které způsobují chemické změny, jako je hydrolýza, methylace a acetylace. Jednou z běžné příčiny nebezpečných lékových interakcí je, když jeden lék má vliv na metabolismus pacienta, který narušuje schopnost těla metabolizovat jiný lék, což umožňuje jeho akumulovat nezpracované, dokud nedosáhne nebezpečných úrovní a je pacienta.