Tài liệu CHUYỂN HÓA XENOBIOTIC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI docx


Chuyển hóa sinh học hợp chất xenobiotic
›
Tác hại và chuyển hóa xenobiotic trong cơ thể
›
Cơ sở sinh hóa của chuyển hóa xenobiotic
›
Tác động của vi sinh vật đến quá trình chuyển hóa
xenobiotic
Khái niệm xenobiotic

Xenbiotic là một chất hóa học lạ được tìm thấy
trong cơ thể sinh vật nhưng không phải do cơ thể
sinh vật tạo ra.

Xenobiotic có thể là
›
Thuốc như kháng sinh
›
Một số chất tự nhiên như hormone ở người được cá
hấp thụ qua nước thải, các chất hóa học được sinh vật
tiết ra chống lại kẻ thù
›
Các chất gây ô nhiễm như dioxin và polychlorinated
biphenyl và ảnh hưởng của chúng trên quần thể sinh
vật
XENOBIOTIC
Hệ tuần hoàn
Hấp thu
Các Tổ chức

Gan
Cơ quan bài tiết
Phân bố Chuyển hóa
Tác dụng lên các cơ quan
Độc tính Hiệu quả điều trị
Thải trừ
Hấp thu

Xenobiotic xâm nhập cơ thể qua đường tiêu hóa,
hô hấp, da-niêm mạc, tiêm truyền, trong đó
đường tiêu hóa là chủ yếu.

Quá trình hấp thu phụ thuộc vào cấu trúc của tổ
chức, pH môi trường nơi xenobiotic xâm nhập,
cấu tạo của xenobiotic,…

Cơ chế hấp thu chủ yếu theo qui luật vật lý, vận
chuyển theo gradient (bậc thang) nồng độ, từ nơi
có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.
Phân bố

Phân bố ở các tổ chức khác nhau, tùy thuộc vào tính
chất hóa học và tính tan của mỗi chất.
›
Các chất ít tan trong nước, ưa lipid như chloroform,
hexobarbital sẽ phân bố nhiều vào mô mỡ

Trong huyết tương,
›
Chất nào càng ít tan trong nước thì gắn với protein huyết

tương càng nhiều.
›
Có sự cân bằng động giữa phần tự do và phần gắn với
protein
Xenobiotic + Protein HT  Xenobiotic-protein
›
Có sự cạnh tranh giữa các xenobiotic khi gắn với protein:
ví dụ Tolbutamid – Phenylbutazon
›
Khả năng gắn có giới hạn và phụ thuộc hàm lượng protein
huyết tương
Chuyển hóa

Cơ quan chuyển hóa xenobiotic là gan. Con
đường đào thải là qua nước tiểu

Quá trình chuyển hóa gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1
›
Gồm các phản ứng khử, oxy hóa, thủy phân nhằm tạo
các nhóm chức hoạt động như –OH; =O; -SH; -NH
2

›
Trong giai đoạn này có vai trò của quan trọng của
cytochrome P450

Giai đoạn 2
›

Gồm các phản ứng liên hợp với glucuronic, sulfuric,
acetic, glutathion  sản phẩm mất độc tính dễ đào
thải
Thải trừ

Con đường thải trừ chủ yếu là qua nước tiểu, còn
lại một phần qua phân, mồ hôi, hơi thở

Mức độ thải trừ phụ thuộc vào nhiều chức năng
của thận nên khi thận suy  thải trừ giảm, tăng
độc tính

Xenobiotic chứa rất nhiều nhóm chức năng và những
nhóm ít gặp trong tự nhiên

Quá trình chuyển hóa xenobiotic được thực hiện qua
4 giai đoạn
›
Thủy phân
›
Khử nhóm halogen
›
Quá trình oxy hóa
›
Quá trình khử

Các enzyme hydrolase thủy phân các liên kết amide
và ester của các hợp chất như aniline, phenyl – urea,
carbamic và các acid khác.


Các hydrolase cũng chịu trách nhiệm cắt các liên kết
của thuốc trừ sâu

Là một enzyme ngoại bào được kích thích tạo thành
khi nồng độ cơ chất cao.

Nhiều xenobiotic chứa các hợp chất của halogen 
khử halogen là một bước quan trọng trong quá trình
chuyển hóa xenobiotic

Mặc dù cơ chế chưa rõ ràng nhưng quá trình khử
halogen nhưng gồm có 3 giai đoạn: thủy phân, khử,
oxy hóa

Và quá trình này được thực hiện bởi một số enzyme:
›
Haloacetate – halidohydrolase: cắt halogen từ halide
acetate thành glycolic acid
›
Hydrolase: cắt các liên kết trong dichloroacetate
›
2-haloacid halidohydrolase

Đây là một giai đoạn quan trọng nhất vì giai đoạn
này oxy hóa các sản phẩm của quá trình thủy phân và
halogen hóa

Các phản ứng oxy hóa bao gồm: cắt đứt vòng thơm,
loại bỏ các nhóm alkyl và các nhóm epoxi


Giai đoạn này xảy ra trong điều kiện kỵ khí

Trong quá trình này có sự loại bỏ các nhóm nitro bởi
enzyme nitroreductase

Sự chuyển hóa xenobiotic có sự tham gia của vi
khuẩn hiếu khí lẫn vi khuẩn kỵ khí

Vi khuẩn hiếu khí: Pseudomonas, Escherichia,
Sphingobium, Pandoraea, Rhodococcus, Gordonia,
Bacillus, Moraxella, Micrococcus

Vi khuẩn kỵ khí: Pelatomaculum,
Desulfotomaculum, Syntrophobacter, Syntrophus,
Desulphovibrio, Methanospirillum, Methanosaeta
Quá trình phân hủy xenobiotic của vi sinh vật gồm
có 3 bước cơ bản:

Sự làm giảm sinh học (bioattenuation): Kiểm tra các
quá trình xảy ra trong tự nhiên  làm giảm thời gian
phân hủy mẫu

Sự kích thích sinh học (biostimulation): kích thích
chủ động vào các vi khuẩn phân hủy xenobiotic bằng
các chất nhận điện tử, nước, chất dinh dưỡng …

Sự tăng cường sinh học (bioaugmentation): bổ sung
các vi khuẩn trong phòng thí nghiệm  tăng khả

năng phân hủy

Dựa vào điều kiện hiếu khí và kỵ khí

Vi khuẩn hiếu khí: phân giải PCB

Vi khuẩn kỵ khí: phân giải các methanogen, các hợp
chất nhân tạo