Wat is xenobiotisch metabolisme?

xenobiotisch metabolisme verwijst naar de verschillende chemische reacties, metabole paden genoemd, die een levend organisme gebruikt om chemicaliën te veranderen die normaal niet in een organisme worden gevonden als onderdeel van de natuurlijke biochemie. Deze chemicaliën, xenobiotica genoemd, kunnen dingen bevatten zoals vergif, medicijnen en milieuverontreinigende stoffen. Xenobiotisch metabolisme is belangrijk voor het leven, omdat het een organisme toestaat om buitenlandse gifstoffen te neutraliseren en te elimineren die anders de chemische processen zouden verstoren die het in leven houden. Het xenobiotische metabolisme van mensen en vele andere vormen van leven is belangrijk op velden zoals geneeskunde, landbouw en milieuwetenschappen.

Veel potentieel schadelijke stoffen worden verhinderd om schade aan te richten door de membranen van cellen, die reguleren welke chemicaliën een cel mogen betreden en fysiek blokkeren van veel xenobiotici. Polaire moleculen, die elektrische dipolen hebben omdat hun elektronen niet gelijkmatig worden gedeeld met de atomen van de molecuul, zijn in het algemeenKan niet voorbij het membraan van een cel komen. Niet -polaire moleculen kunnen echter door het permeabele membraan en in de cel gaan. Xenobiotisch metabolisme beschermt het lichaam tegen deze stoffen met enzymen die zullen reageren met de meeste niet -polaire verbindingen. Deze specialisatie voorkomt dat ze nuttige stoffen aanvallen die deel uitmaken van de normale biochemie van het organisme, die polaire verbindingen zijn die kunnen diffunderen door cellulaire membranen met behulp van transporteiwitten.

In de eerste fase van het xenobiotische metabolisme wordt de vreemde substantie gemodificeerd door chemische reacties die polaire of reactieve groepen toevoegen aan zijn moleculen. Dit wordt meestal gedaan met enzymen die monooxygenase -reacties katalyseren met zuurstofmoleculen, of O2, en waterstof, het toevoegen van één zuurstofatoom van de O2 aan het xenobiotische molecuul en een molecuul water als een bijproduct toevoegen. De meest prominente groep eiwittenBetrokken in deze fase is de Cytochrome P450 -familie, die meer dan 11.500 verschillende eiwitten omvat en aanwezig is in alle vormen van leven op aarde.

Het gemodificeerde xenobioticum wordt vervolgens ontgiften door reacties met andere moleculen, waardoor ze worden gecombineerd om moleculen te vormen die xenobiotische conjugaten worden genoemd. Chemicaliën die vaak in deze fase worden gebruikt, zijn glycine (C2H5NO2), glutathione (C10H17N3O6S) en glucuronzuur (C6H10O7). Deze moleculen zijn anionisch, wat betekent dat ze meer elektronen bevatten dan protonen en dus een negatieve elektrische lading hebben. Afhankelijk van de betrokken stof, kunnen de resulterende conjugaten verdere chemische reacties ondergaan in de loop van de ontgifting.

Ten slotte wordt het conjugaat uit de cel uitgescheiden. Dankzij de negatief geladen anionische groepen kan het binden aan eiwittransportermoleculen, die het conjugaat over het cellulaire membraan en uit de cel dragen. Van daaruit kan het xenobioticum verder worden gemetaboliseerd door extracellulaire biochemicals of verdreven volledig uit het lichaam in zweet, urine of uitwerpselen.

Na verloop van tijd kan het xenobiotische metabolisme van de volgende generaties organismen evolueren om meer bescherming te bieden tegen stoffen die ze waarschijnlijk zullen tegenkomen in hun omgeving, omdat de leden van de soort het beste in staat zijn om hen te overleven en hun kerels te verbergen. Hierdoor kunnen vele levensvormen in omgevingen leven of veilig voedsel eten dat dodelijk zou zijn voor andere soorten. Dit kan op zijn beurt de evolutie stimuleren bij soorten die gifstoffen produceren voor jacht of defensieve doeleinden, waardoor selectieve druk wordt gecreëerd die organismen bevordert die het meest effectief zijn bij het overwinnen van het metabolisme van hun roofdieren of prooi.

Xenobiotisch metabolisme is een belangrijke factor in de landbouw. De reactie van verschillende organismen op xenobiotica beïnvloedt hoe ze zullen worden beïnvloed door landbouwchemicaliën zoals pesticiden. Dit maakt evolutionaire aanpassing aan xenobiotica een grote zorg, omdat ongedierte zoals gewasetende insecten kunnen evoluerenReaterweerstand tegen pesticiden als minder resistente leden van een soort worden uit de genenpool gewonnen.

xenobiotisch metabolisme is ook belangrijk in de geneeskunde, omdat de meeste medicijnen xenobiotica zijn. Sommige medicijnen hebben geen medisch effect in de vorm die daadwerkelijk aan de patiënt wordt toegediend en actief worden wanneer ze chemisch worden gewijzigd door het metabolisme van de patiënt, een proces dat bioactivatie wordt genoemd. Dit wordt meestal gedaan door de moleculen van het medicijn te oxideren en is meestal betrekking op de Cytochrome P450 -familie. Het kan echter ook andere eiwitten inhouden, zoals epoxidehydrolase, methyltransferase en N-acetyltransferase, die chemische veranderingen veroorzaken zoals respectievelijk hydrolyse, methylatie en acetylering. Een veel voorkomende oorzaak van gevaarlijke interacties tussen geneesmiddelen is wanneer een medicijn een effect heeft op het metabolisme van de patiënt dat het vermogen van het lichaam om een ​​ander medicijn te metaboliseren, interfereert, waardoor deze laatste onbewerkte zich kan verzamelen totdat het gevaarlijke niveaus bereikt en de patiënt vergiftigt.