Xenobiotika sind alle chemischen Verbindungen, die in einem lebenden Organismus vorkommen, aber für diesen Organismus fremd sind, in dem Sinne, dass er die Verbindung normalerweise nicht produziert oder als Teil seiner Ernährung verzehrt. Beim Menschen fallen beispielsweise die meisten Medikamente in diese Kategorie, da die Menschen sie nicht auf natürliche Weise herstellen oder unter normalen Umständen konsumieren. Xenobiotika können auch als Substanzen definiert werden, die in höheren als normalen Konzentrationen vorhanden sind oder die vollständig künstlich sind und nicht existierten, bevor sie vom Menschen synthetisch hergestellt wurden.
Eine Verbindung, die für einen Organismus normal ist, kann für einen anderen ein Xenobiotikum sein. Ein häufig verwendetes Beispiel hierfür ist die Wirkung von Fischen, die stromabwärts vom Ablauf einer Kläranlage leben. Vom Menschen produzierte Hormone können sogar in aufbereitetem Wasser vorhanden sein, und diese Verbindungen sind für Fische fremd.
Wenn ein Tier ein Toxin als Abwehrmechanismus gegen Räuber produziert, können diese Toxine aus Sicht des Räubers auch als Xenobiotika angesehen werden. Raubtiere können jedoch auch Abwehrkräfte gegen diese Toxine entwickeln. Ein interessanter Fall, in dem dies aufgetreten ist, ist der rauhäutige Molch und sein Räuber, die Strumpfbandnatter. Tetrodotoxin ist ein Xenobiotikum, das im Körper des Molchs gebildet wird und normalerweise für andere Tiere sehr giftig ist, aber die Strumpfbandnatter hat sich mit einer Resistenz dagegen entwickelt, um den Molch weiterhin erbeuten zu können. Es wird spekuliert, dass die Strumpfbandnatter, da die Molcharten über Generationen hinweg immer höhere Konzentrationen des Giftes produzierten, eine zunehmend stärkere Resistenz dagegen entwickelte.
Wenn der menschliche Körper auf eine solche Substanz trifft, entfernt er sie durch einen Prozess, der als xenobiotischer Stoffwechsel bezeichnet wird. Durch diese Prozesse wird die chemische Struktur der Verbindung verändert und abgebaut, um sie entweder dem Körper zu verwerten oder im Falle einiger Gifte entgiftet zu werden. Manchmal sind es diese chemischen Wege und ihre Reaktionen, die tödlich sein können, wie es bei Todesfällen durch Vergiftungen und schädlichen Arzneimittelwechselwirkungen der Fall ist.
Die Stoffwechselwege, die der Körper zur Verarbeitung von Fremdstoffen nutzt, sind seit langem ein großes Interesse der Medizin. Vor allem durch die Untersuchung dieser Signalwege werden neue Medikamente vorgeschlagen und entwickelt, insbesondere im Fall von Chemotherapeutika, die bei der Krebsbehandlung eingesetzt werden. Sie sind auch wichtig, um die potenziellen Auswirkungen von Schadstoffen auf die Umwelt zu untersuchen, um festzustellen, ob die Chemikalie abgebaut wird oder in der Umwelt verbleibt und Schaden anrichtet.