Was ist der xenobiotische Stoffwechsel?

Der

xenobiotische Metabolismus bezieht sich auf die verschiedenen chemischen Reaktionen, die als Stoffwechselwege bezeichnet werden, dass ein lebender Organismus Chemikalien verändert, die normalerweise in einem Organismus als Teil seiner natürlichen Biochemie nicht zu finden sind. Diese Chemikalien, genannt Xenobiotika, können Dinge wie Gifte, Drogen und Umweltschadstoffe umfassen. Der Xenobiotic -Stoffwechsel ist für das Leben wichtig, da er einem Organismus ermöglicht, fremde Toxine zu neutralisieren und zu beseitigen, die sonst die chemischen Prozesse beeinträchtigen würden, die es am Leben erhalten. Der xenobiotische Metabolismus des Menschen und viele andere Lebensformen ist in Bereichen wie Medizin, Landwirtschaft und Umweltwissenschaft wichtig. Polare Moleküle, die elektrische Dipole haben, weil ihre Elektronen nicht gleichmäßig unter den Atomen des Moleküls geteilt werden, sind im Allgemeinenkann nicht an der Membran einer Zelle vorbeikommen. Nichtpolare Moleküle können jedoch durch die durchlässige Membran und in die Zelle gehen. Der xenobiotische Metabolismus schützt den Körper vor diesen Substanzen mit Enzymen, die mit den meisten unpolaren Verbindungen reagieren. Diese Spezialisierung hindert sie daran, hilfreiche Substanzen anzugreifen, die Teil der normalen Biochemie des Organismus sind, bei denen es sich um polare Verbindungen handelt, die mit Hilfe von Transportproteinen durch Zellmembranen diffundieren können.

In der ersten Stufe des xenobiotischen Stoffwechsels wird die Fremdsubstanz durch chemische Reaktionen modifiziert, die ihren Molekülen polare oder reaktive Gruppen hinzufügen. Dies wird am häufigsten mit Enzymen durchgeführt, die Monooxygenase -Reaktionen mit Sauerstoffmolekülen oder O2 und Wasserstoff katalysieren, ein Sauerstoffatom aus dem O2 zum Xenobiotikmolekül und das Herstellen eines Wassermoleküls als Nebenprodukt hinzufügen. Die prominenteste Gruppe von ProteinenIn dieser Phase ist die Cytochrom -P450 -Familie beteiligt, die mehr als 11.500 verschiedene Proteine ​​umfasst und in allen Formen des Lebens auf der Erde vorhanden ist.

Das modifizierte Xenobiotikum wird dann durch Reaktionen mit anderen Molekülen entgiftet, die sich mit ihnen zusammenschließen, um Moleküle zu bilden, die als Xenobiotika -Konjugate bezeichnet werden. In dieser Phase üblicherweise verwendete Chemikalien umfassen Glycin (C2H5NO2), Glutathion (C10H17N3O6S) und Glucuronsäure (C6H10O7). Diese Moleküle sind anionisch, was bedeutet, dass sie mehr Elektronen als Protonen enthalten und daher eine negative elektrische Ladung haben. Abhängig von der beteiligten Substanz können die resultierenden Konjugate im Verlauf der Entgiftung weitere chemische Reaktionen erfahren.

Schließlich wird das Konjugat aus der Zelle ausgeschieden. Seine negativ geladenen anionischen Gruppen ermöglichen es ihm, sich mit Proteintransportermolekülen zu binden, die das Konjugat über die zelluläre Membran und außerhalb der Zelle tragen. Von dort aus kann das Xenobiotikum durch extrazelluläre Biochemi weiter metabolisiert werdenCALS oder aus dem Körper ausgestoßen in Schweiß, Urin oder Kot.

im Laufe der Zeit kann sich der xenobiotische Stoffwechsel der nachfolgenden Generationen von Organismen entwickeln, um einen stärkeren Schutz vor Substanzen zu bieten, denen sie wahrscheinlich in ihrer Umwelt begegnen, da die Mitglieder der Art am besten in der Lage sind, sie zu bewältigen und ihre Stipendiaten zu übertreffen. Dies ermöglicht es vielen Lebensformen, in Umgebungen zu leben oder sicher Lebensmittel zu essen, die für andere Arten tödlich sind. Dies kann wiederum die Evolution bei Arten vorantreiben, die Toxine für Jagd- oder Verteidigungszwecke produzieren und selektivem Druck erzeugen, der Organismen fördert

xenobiotischer Stoffwechsel ist ein wichtiger Faktor für die Landwirtschaft. Die Reaktion verschiedener Organismen auf Xenobiotika beeinflusst, wie sie von landwirtschaftlichen Chemikalien wie Pestiziden beeinflusst werden. Dies macht die evolutionäre Anpassung an Xenobiotika zu einem wichtigen Anliegen, da Schädlinge wie Pflanzenfresssekten sich entwickeln können G.Verfestlichkeitsresistenz gegen Pestizide als weniger resistente Mitglieder einer Art werden aus dem Genpool gewonnen.

Der

Xenobiotische Stoffwechsel ist auch in der Medizin wichtig, da die meisten Drogen Xenobiotika sind. Einige Medikamente haben keine medizinische Wirkung in der Form, die dem Patienten tatsächlich verabreicht wird, und werden aktiv, wenn sie durch den Stoffwechsel des Patienten chemisch verändert werden, einem Prozess, der als Bioaktivierung bezeichnet wird. Dies erfolgt am häufigsten durch Oxidation der Moleküle des Arzneimittels und betrifft normalerweise die Cytochrom -P450 -Familie. Es kann jedoch auch andere Proteine ​​wie Epoxidhydrolase, Methyltransferase und N-Acetyltransferase betreffen, die chemische Veränderungen wie Hydrolyse, Methylierung und Acetylierung verursachen. Eine häufige Ursache für gefährliche Arzneimittelwechselwirkungen ist, wenn ein Medikament einen Einfluss auf den Stoffwechsel des Patienten hat, der die Fähigkeit des Körpers, ein anderes Medikament zu metabolisieren, beeinträchtigt, sodass sich das letztere nicht verarbeitet, bis es gefährliche Werte erreicht und den Patienten vergiftet.