Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из конъюгации (биохимия) )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Биотрансформация - это химическая модификация (или модификации), производимая организмом в отношении химического соединения. Если эта модификация заканчивается минеральными соединениями, такими как CO 2 , NH 4 + или H 2 O , биотрансформация называется минерализацией .

Биотрансформация означает химическое изменение химических веществ , таких как питательные вещества , аминокислоты , токсины и лекарства в организме. Также необходимо сделать неполярные соединения полярными, чтобы они не реабсорбировались в почечных канальцах и не выводились из организма. Биотрансформация ксенобиотиков может доминировать над токсикокинетикой, и метаболиты могут достигать более высоких концентраций в организмах, чем их исходные соединения. [1] В последнее время его применение рассматривается как эффективный, рентабельный и легко применимый подход для повышения ценности сельскохозяйственных отходов с потенциалом улучшения существующих биологически активных компонентов и синтеза новых соединений. [2] [3]

Метаболизм лекарств [ править ]

Основная статья: метаболизм лекарств

Метаболизм лекарства или токсина в организме является примером биотрансформации. Организм обычно имеет дело с чужеродным соединением, делая его более растворимым в воде, чтобы увеличить скорость его выведения с мочой. Может произойти множество различных процессов; Пути метаболизма лекарств можно разделить на:

  • фаза І
  • фаза II

Лекарства могут подвергаться одному из четырех возможных биотрансформаций: активное лекарственное средство в неактивный метаболит, активное лекарственное средство в активный метаболит, неактивное лекарственное средство в активный метаболит, активное лекарственное средство в токсический метаболит (биотоксикация).

Реакция І фазы [ править ]

  • Включает окислительные, восстановительные и гидролитические реакции.
  • В этих типах реакций полярная группа либо вводится, либо демаскируется, поэтому молекула лекарства становится более водорастворимой и может выводиться из организма.
  • Реакции не являются синтетическими по своей природе и в целом производят более водорастворимые и менее активные метаболиты.
  • Большинство метаболитов вырабатывается общей системой гидроксилирующих ферментов, известной как цитохром P450 .

Реакция фазы II [ править ]

  • Эти реакции включают ковалентное присоединение небольшой гидрофильной эндогенной молекулы, такой как глюкуроновая кислота , сульфат или глицин, с образованием водорастворимых соединений, которые являются более гидрофильными.
  • Это также известно как реакция конъюгации.
  • Конечные соединения имеют большую молекулярную массу.

Микробная биотрансформация [ править ]

Биотрансформация различных загрязнителей - это устойчивый способ очистки загрязненной окружающей среды. [4] Эти методы биоремедиации и биотрансформации используют естественное катаболическое разнообразие микробов для разложения, преобразования или накопления огромного количества соединений, включая углеводороды (например, нефть), полихлорированные бифенилы (ПХД), полиароматические углеводороды (ПАУ), фармацевтические субстанции, радионуклиды. и металлы. Основные методологические прорывы последних лет позволили провести подробный геномный, метагеномный, протеомный, биоинформатический и другие высокопроизводительные анализы экологически значимых микроорганизмов.обеспечивая беспрецедентное понимание путей биотрансформации и биодеградации, а также способности организмов адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Биологические процессы играют важную роль в удалении загрязняющих веществ и загрязняющих веществ из окружающей среды . Некоторые микроорганизмы обладают удивительной катаболической универсальностью в разложении или преобразовании таких соединений. Новые методологические прорывы в секвенировании , геномике , протеомике , биоинформатике и визуализации дают огромное количество информации. В области экологической микробиологии , геном -глобальные исследования открыть новую эру , обеспечивающую беспрецедентными в силикомарганцавзгляды на метаболические и регуляторные сети, а также ключи к эволюции биохимических путей, имеющих отношение к биотрансформации, и к стратегиям молекулярной адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды. Функциональные геномные и метагеномные подходы расширяют наше понимание относительной важности различных путей и регуляторных сетей для потока углерода в конкретных средах и для определенных соединений, и они ускоряют развитие технологий биоремедиации и процессов биотрансформации. [4] Также существует другой подход к биотрансформации, называемый ферментативной биотрансформацией.

Биоразложение нефти [ править ]

Нефть токсична для большинства форм жизни, а эпизодическое и хроническое загрязнение окружающей среды нефтью вызывает серьезные экологические нарушения. Морская среда особенно уязвима, поскольку разливы нефти в прибрежных районах и в открытом море плохо локализуются, и их трудно устранить. Помимо загрязнения в результате деятельности человека, миллионы тонн нефти ежегодно попадают в морскую среду из естественных источников. Несмотря на свою токсичность, значительная часть нефтяного масла, попадающего в морские системы, удаляется в результате разлагающей углеводороды деятельности микробных сообществ, в частности, недавно обнаруженной замечательной группой специалистов, так называемых углеводородокластических бактерий (ГХБ). Alcanivorax borkumensis, парадигма ГХБ и, вероятно, самый важный глобальный деградатор нефти, была первой, которая подверглась функциональному геномному анализу. Этот анализ позволил по-новому взглянуть на его способность к (i) разложению н-алкана, включая метаболизм, производство биосурфактантов и образование биопленок , (ii) поглощению питательных веществ и кофакторов в олиготрофной морской среде, а также (iii) борьбе с различными стрессы, характерные для среды обитания. Достигнутое таким образом понимание представляет собой значительный прогресс в усилиях по разработке новых основанных на знаниях стратегий смягчения экологического ущерба, причиняемого нефтяным загрязнением морской среды обитания. ГХБ также имеет потенциальное биотехнологическое применение в области производства биопластиков ибиокатализ . [5]

Метаболическая инженерия и биокаталитические приложения [ править ]

Изучение судьбы стойких органических химикатов в окружающей среде выявило большой резервуар ферментативных реакций с большим потенциалом в препаративном органическом синтезе, который уже использовался для ряда оксигеназ в пилотных и даже в промышленных масштабах. Новые катализаторы можно получить из метагеномных библиотек и подходов, основанных на последовательностях ДНК . Наши растущие возможности по адаптации катализаторов к конкретным реакциям и технологическим требованиям с помощью рационального и случайного мутагенеза расширяют сферу применения в тонкой химической промышленности, а также в области биоразложения . Во многих случаях эти катализаторы необходимо использовать в биоконверсиях целых клеток.или в ферментациях , требующих общесистемных подходов к пониманию физиологии и метаболизма штаммов и рациональных подходов к конструированию целых клеток, поскольку они все чаще используются в области системной биотехнологии и синтетической биологии . [6]

См. Также [ править ]

  • Биоразложение
  • Микробное биоразложение
  • Ксенобиотический метаболизм

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ашауэр, R; Хинтермейстер, А; О'Коннор, я; Elumelu, M; и другие. (2012). «Значение метаболизма ксенобиотиков для кинетики биоаккумуляции органических химических веществ в Gammarus pulex» . Environ. Sci. Technol . 46 (6): 3498–3508. DOI : 10.1021 / es204611h . PMC  3308200 . PMID  22321051 .
  2. ^ Ученна, Амади; Учечи, Огунка-Ннока; Бене, Аббатство (2018). «Свойства масел из псевдостеблей подорожника, биотрансформированных с использованием сырых местных источников ферментов: сравнение масла из кормов для домашней птицы». Последние новости Pat Food Nutr Agric . 10 . DOI : 10.2174 / 2212798410666181217141311 . PMID 30556509 . 
  3. ^ Амади, Питер; Огунка-Ннока, Благотворительность; Бене, Аббатство (2018). «Биотрансформация волокон псевдостебля подорожника с использованием местных источников ферментов; анализ их потенциала в качестве коммерческого корма для птицы». Биокатализ и биотрансформация . 36 : 1–9. DOI : 10.1080 / 10242422.2018.1532412 .
  4. ^ a b Диас Э. (редактор). (2008). Микробная биодеградация: геномика и молекулярная биология (1-е изд.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-17-2.
  5. ^ Мартинс ВАП; и другие. (2008). «Геномное понимание биодеградации нефти в морских системах» . Микробная биодеградация: геномика и молекулярная биология . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-17-2.
  6. ^ Meyer А и Панк S (2008). "Геномика в метаболической инженерии и биокаталитических приложениях оборудования для разложения загрязнителей" . Микробная биодеградация: геномика и молекулярная биология . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-17-2.

Внешние ссылки [ править ]

  • Биотрансформация лекарств
  • Биодеградация, биоремедиация и биотрансформация
  • Микробное биоразложение
  • Биотрансформация и биоаккумуляция у пресноводных беспозвоночных
  • Экотоксикология и модели