生物轉化一般分為Ⅰ、Ⅱ兩個連續的作用過程,在過程Ⅰ中,異物在有關酶系統的催化下經由氧化、還原或水解反應改變其化學結構,形成某些活性基團(如—OH、—SH、—COOH、—NH2等)或進一步使這些活性基團暴露。在過程Ⅱ中,異物的一級代謝物在另外的一些酶系統催化下通過上述活性基團與細胞內的某些化合物結合,生成結合產物(二級代謝物)。結合產物的極性(親水性)一般有所增強,利于排出,例如氨基甲酸酯類殺蟲劑胺甲萘(西維因)的生物轉化過程如下:
異物的生物轉化一般都要經歷這兩個連續過程,但也有一些異物由于本身已含有相應的活性基團,因而不必經由過程Ⅰ即可直接與細胞內的物質結合而完成其生物轉化。
生物轉化
異物生物轉化過程Ⅰ中的氧化反應是在混合功能氧化酶系(又稱為單氧酶系、羥化酶系或細胞色素P-450酶系)的催化作用下進行的。異物的氧化可用下式表述:
NADPH2:還原型輔酶 II; NADP:氧化型輔酶 II這一酶系的活性很強,但專一性差,凡是具有一定脂溶性的異物,幾乎都能在它的催化下被氧化,因此常稱為混合功能氧化酶。認為它能催化的氧化反應如表所示。
生物轉化過程Ⅰ中的還原反應大多是在各種還原酶(如醇脫氫酶、醛脫氫酶、硝基還原酶、偶氮還原酶等)催化下進行的。如還原性脫鹵作用(例如DDT還原成DDD)就是異物經由還原反應進行生物轉化的重要方式。至于細胞色素P-450酶系是否也能催化其逆反應(還原反應),則尚無定論。
生物轉化
生物轉化過程Ⅰ中的水解反應是酯類、酰胺類等異物的轉化方式。有機磷農藥在化學上屬于酯類或酰胺類,因而這一類由相應的水解酶(如酯酶、酰胺酶等)催化的反應,在生物轉化上也很重要。例如:
生物轉化
生物轉化
生物轉化
生物轉化
生物轉化過程Ⅱ 由專一性強的各種轉移酶催化,可用下式表示:
式中的受體即異物,供體又稱結合物,是參與結合反應的細胞內物質結合物。主要是各種核苷酸衍生物,如尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA,提供葡萄糖醛酸基團、GA),3′-磷酸腺苷酸硫酸(PAPS,提供硫酸基團、S=SO3H),腺苷蛋氨酸(SAM,甲基供體,M=甲基),乙酰輔酶A(CH3CO—SCoA,乙酰基供體,CH3—CO二乙酰基)。此外,某些氨基酸(如甘氨酸、谷氨酰胺)及其衍生物(如谷胱甘肽)也是重要的結合物。供體或結合物都是細胞代謝的正常產物。