Биотрансформация - Biotransformation

Биотрансформация химическая модификация (или модификации), производимая организмом в отношении химического соединения. Если эта модификация заканчивается минеральными соединениями, такими как CO2, NH4+, или же ЧАС2О, биотрансформация называется минерализация.

Биотрансформация означает химическое изменение химических веществ, таких как питательные вещества, аминокислоты, токсины, и наркотики в организме. Также необходимо, чтобы неполярные соединения полярный так

что они не реабсорбируются в почечных канальцах и выводятся из организма. Биотрансформация ксенобиотиков может доминировать токсикокинетика 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

Основная статья: Метаболизм лекарств

Метаболизм препарат, средство, медикамент или токсин в организме - это пример биотрансформации. Организм обычно имеет дело с инородным 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
  • II этап

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

Фаза І реакция

  • Включает окислительные, восстановительные и гидролитический реакции.
  • В этих типах реакций полярная группа либо вводится, либо демаскируется, поэтому молекула лекарства становится более водорастворимым и может выводиться из организма.
  • Реакции не являются синтетическими по своей природе и обычно приводят к образованию более растворимых в воде и менее активных метаболитов.
  • Большинство метаболитов вырабатываются обычным гидроксилирование ферментная система, известная как Цитохром P450.

Фаза II реакции

  • Эти реакции включают ковалентное присоединение небольших гидрофильный эндогенная молекула, такая как глюкуроновая кислота, сульфат, или же глицин с образованием водорастворимых соединений, более гидрофильных.
  • Это также известно как реакция конъюгации.
  • Конечные соединения имеют большую молекулярную массу.

Микробная биотрансформация

Биотрансформация различных загрязняющие вещества это устойчивый способ очистки загрязненной окружающей среды.[4] Эти биоремедиация а методы биотрансформации используют естественное катаболическое разнообразие микробов для разложения, трансформации или накопления огромного количества соединений, включая углеводороды (например, масло), полихлорированные бифенилы (Печатные платы), полиароматические углеводороды (ПАУ), фармацевтические субстанции, радионуклиды и металлы. Основные методологические прорывы последних лет позволили провести подробный геномный, метагеномный, протеомный, биоинформатический и другой высокопроизводительный анализ экологически значимых микроорганизмы обеспечивая беспрецедентное понимание биотрансформации и биоразлагаемый пути и способность организмов адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Биологические процессы играют важную роль в удалении загрязняющие вещества и загрязняющие вещества от среда. Некоторые микроорганизмы обладают удивительной катаболической универсальностью в разложении или преобразовании таких соединений. Новые методологические прорывы в последовательность действий, геномика, протеомика, биоинформатика и изображения дают огромное количество информации. В области экологии Микробиология, геном глобальные исследования открывают новую эру, обеспечивая беспрецедентные in silico взгляды 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 определенных средах и для определенных соединений, и они ускоряют развитие биоремедиация технологии и процессы биотрансформации.[4]Также существует другой подход биотрансформации, называемый ферментативной биотрансформацией.

Биоразложение масла

Нефть масло токсично для большинства форм жизни и эпизодических и хронических загрязнение 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 называемой углеводородокластические бактерии (HCB). Alcanivorax borkumensis, парадигма ГХБ и, вероятно, самый важный глобальный деградатор нефти, была первой, которая подверглась функциональному геномному анализу. Этот анализ позволил получить новые важные сведения о его способности к (i) разложению н-алкана, включая метаболизм, биосурфактант производство и биопленка формирование, (ii) поглощение питательных веществ и кофакторов в олиготрофной морской среде, а также (iii) преодоление различных стрессов, характерных для среды обитания. Достигнутое таким образом понимание представляет собой значительный прогресс в усилиях по разработке новых основанных на знаниях стратегий смягчения экологического ущерба, наносимого нефтяным загрязнением морской среды обитания. ГХБ также имеет потенциальное биотехнологическое применение в областях биопластик и биокатализ.[5]

Метаболическая инженерия и биокаталитические приложения

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 исследований. оксигеназы в пилотных и даже промышленных масштабах. Новые катализаторы можно получить из метагеномный библиотеки и Последовательность ДНК основанные подходы. Наши растущие возможности в адаптации катализаторов к конкретным реакциям и технологическим требованиям рациональным и случайным образом. мутагенез расширяет сферу применения в тонкой химической промышленности, а также в области биоразложение. Во многих случаях эти катализаторы необходимо использовать во всей клетке. биоконверсии или в ферментации, призывая к общесистемным подходам к пониманию физиологии и метаболизма штаммов, а также к рациональным подходам к конструированию целых клеток, поскольку они все чаще применяются в области систем биотехнология и синтетическая биология.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ashauer, 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. Дои:10.1021 / es204611h. ЧВК  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 Pat Food Nutr Agric. 10. Дои: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 домашней птицы». Биокатализ и биотрансформация. 36: 1–9. Дои:10.1080/10242422.2018.1532412.
  4. ^ а б 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. ^ Мейер А. и Панке С. (2008). «Геномика в метаболической инженерии и биокаталитических применениях оборудования для разложения загрязнителей». Микробная биодеградация: геномика и молекулярная биология. Caister Academic Press. ISBN  978-1-904455-17-2.

внешняя ссылка