Особенности метаболизма ксенобиотиков микроорганизмами
Различия между организмами в их реакциях на воздействие ксенобиотиков обусловлены разной способностью метаболизировать эти вещества и могут быть очень существенными. В пределах одного вида уровень микросомальной активности зависит от пола организма и стадии его развития. В разных органах – печени, кишечнике, легких и т. д. – активность также различна.
Микроорганизмы обычно содержат большое число ферментов, участвующих в процессах трансформации ксенобиотиков.
Между микроорганизмами, обитающими во внешней среде и живущими внутри организма, существуют значительные различия в метаболизме ксенобиотиков.
Типичные реакции метаболизма ксенобиотиков в микроорганизмах напоминают таковые у животных организмов, есть и специфические механизмы. В микробиологической трансформации ксенобиотиков различаются процессы метаболизма и кометаболизма.
Под метаболизмом понимают превращение соединения до конечного продукта реакции, который не участвует в трансформации. Кометаболизм – это изменение структуры молекулы ксенобиотика, катализируемое ферментами микроорганизмов, которые выросли на субстратах или их метаболитах. Субстраты оказывают индуцирующее действие на такие ферменты.
Во многих случаях в метаболизм сложных органических веществ вовлекается не одна, а несколько ферментативных систем микроорганизмов. По аналогии с животными данный процесс называется политрансформацией.
Очень важен тот факт, что генетическая способность некоторых штаммов бактерий разрушать тот или иной ксенобиотик зависит от наличия в клетках плазмид. Обнаружено около полутора десятков плазмид, придающих бактериям способность разрушать органические вещества.Возможно, что полезным окажется клонирование (операция, приводящая к накоплению большого числа копий определенного участка ДНК) генов резистентных насекомых, ответственных за детоксикацию пестицидов.
В метаболизме некоторых ксенобиотиков бактериями действуют окислительные ферменты – диоксигеназы. В отличие от монооксигеназ диоксигеназы внедряют в субстрат два атома кислорода.
Особенности метаболизма ксенобиотиков растениями
В высших наземных и водных растениях функции активаторов кислорода и его восстановления осуществляют пероксидазы, каталаза и полифенолоксидазы.
Растения способны к метаболическому превращению ксенобиотиков, хотя, в отличие от животных, не имеют органа или специальной ткани, ответственных за их метаболизм. Различные части растений по активности неодинаковы. Микросомальная система находится в разных растительных органах и тканях: корнях, корнеплодах, корневищах, листьях и зрелых плодах.
У растений удалось выявить с помощью меченных веществ, что они могут запасать токсины в своих клетках в нетоксичной связанной форме (например, HCN связывается в цианистый гликозид).Наиболее изучена трансформация органических ксенобиотиков.
Трансформация ксенобиотиков у растений происходит, как и у животных, за счет реакций окисления, восстановления, гидролиза и последующей конъюгации. Эти процессы служат инактивации ксенобиотика и переводу его в растворимое состояние, что позволяет либо изолировать его в клеточных вакуолях, либо (что бывает редко) вывести через корневую систему и листья.
Для растений характерна конъюгация с глюкозой; иногда происходит конъюгация ксенобиотика с аминокислотой или белками. В последние годы установлена конъюгация с лигнином. Чужеродные вещества, содержащие фенольные или азотистые группировки, биотрансформируются прямым путем с образованием глюкозида.
Таким образом, ключевым процессом в трансформации органических веществ растением является образование глюкозида, которое протекает с участием фермента гликозилтрансферазы в присутствии в качестве кофактора уридиндифосфатглюкозы. В отличие от этого для животных более характерно образование глюкоуронида или этерифицированного сульфата.
