Omzetting, in het lichaam, van potentieel schadelijke stoffen leidend tot metabolieten die beter wateroplosbaar zijn en uitgescheiden kunnen worden, soms ook tot vorming van zeer reactieve tussenproducten
Biotransformatie wordt veel bestudeerd in de toxicologie (leer der vergiften) en de farmacodynamiek (wetenschap van de werking van geneesmiddelen), maar feitelijk is het een natuurlijk proces dat alle organismen gebruiken om lichaamsvreemde chemicaliën te verwerken of om endogene chemicaliën (secundaire metabolieten) te synthetiseren.
Vaak worden in de biotransformatie drie fases onderscheiden:
- Fase 1: Oxidatie of reductie van de stof door cytochroom P450, bijvoorbeeld hydroxylering van een aromatische ring; het molecuul wordt daardoor meer polair en geschikt voor fase 2, maar soms ontstaat een zeer reactief tussenproduct dat op zich giftig is.
- Fase 2: Conjugatie van het fase 1-product aan een endogene polaire verbinding, bijvoorbeeld glucuronzuur of glutathion; de stof wordt daardoor geschikt om uitgescheiden te worden.
- Fase 3: Voorafgaand aan de uitscheiding worden soms nog enkele reacties uitgevoerd; bijvoorbeeld van een glutathionconjugaat worden twee aminozuren afgesplitst terwijl het resterende cysteïne geacetyleerd wordt tot een mercaptuurzuur.
Alle epitheelweefsels, bijv. van long en darm, hebben een goede biotransformatie-activiteit, maar de bulk van het proces vindt plaats in de lever. De lever geeft de metabolieten af aan het bloed, of als ze toch nog slecht oplosbaar zijn, aan de gal. De uitscheiding vindt plaats in urine of faeces.
Biotransformatie is ook van cruciaal belang bij het metabolisme van pesticiden door insecten en de synthese van vraatwerende stoffen door planten. De activiteit is vaak induceerbaar maar verschilt sterk tussen diergroepen. Een hoge activiteit wordt aangetroffen bij polyfage insecten en zoogdieren, een lage bij voedselspecialisten en visetende vogels. Een lage biotransformatiecapaciteit kan leiden tot accumulatie van persistente gifstoffen.