第十七章药物在体内的转运和代谢转化
第17章药物在体内的转运和代谢转化
葡萄糖醛酸转移酶不能催化逆反应。
* 催化酶： 葡萄糖醛酸基转移酶
(UDP-glucuronyl transferases, UGT)
举例：
苯酚
+ UDPGA
OH
UGT
HOOC
HC H
C OH
OH C H
O O
C H
H C
OH
苯 -β-葡萄糖醛酸苷
+ UDP
一般来说，酚羟基比醇羟基易于葡萄糖醛酸结合。
肝的生物转化作用≠解毒作用（detoxification）
4. 药物代谢的研究方法：
药物代谢和一般正常代谢的研究方法类似。
临床观察 动物整体实验 （血，尿，胆汁、组织、粪便） 动物离体实验 （组织切片、匀浆、细胞微粒体或
离心上清液，在适当条件下与药物 保温，）
分离和鉴定代谢转化产物。
代谢产物分离、分析技术：
2. 硫酸盐结合
含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源
SO42- + ATP
AMP - SO3- (腺苷-5`-磷酸硫酸)
+ ATP
3 ' -PO3H2—AMP—SO3(3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸，PAPS)
腺嘌呤 HO
O CH2 O P O
OH
OPO3H2
SO3- PAPS的结构
PAPS带有活性硫酸根， 是体内硫酸基的供体
氧化反应 还原反应 水解反应 结合反应
药物代谢第一相反应（非结合反应） 药物代谢第二相反应（结合反应）
生物转化反应的特点
➢转化反应的连续性: 一种物质在体内的转化往往同时 或先后发生多种反应，产生多种产物。 ➢反应类型的多样性: 同一种或同一类物质在体内也可 进行多种不同反应。 ➢解毒与致毒的双重性: 一种物质经过一定的转化后， 其毒性可能减弱（解毒）, 也可能增强（致毒）。
药物在体内的代谢过程
药物在体内的代谢过程一般分为两个阶段：
一、药物的吸收
药物从给药部位进入血液循环的过程称为药物的吸收。
药物的吸收方式主要有两种：
1.消化道吸收：药物通过口服或直肠给药，经过胃肠道黏膜吸收进
入血液循环。
这是最常见的药物吸收方式。
2.非消化道吸收：药物通过注射（如静脉注射、肌肉注射、皮下注
射）、皮肤贴剂、气雾剂等方式直接进入血液循环，避开了消化道的吸收过程。
二、药物的代谢
药物进入血液循环后，会通过肝脏和其他器官的代谢酶进行代谢转化，这个过程称为药物的代谢。
药物代谢的主要目的是将药物转化为更容易排泄出体外的形式，以减少药物在体内的停留时间和毒性。
药物代谢的主要途径包括：
1.氧化代谢：药物在肝脏细胞内通过氧化酶的作用，将药物分子中
的官能团（如羟基、氨基等）氧化为更极性的化合物，使其更容易排泄。
2.还原代谢：药物在肝脏细胞内通过还原酶的作用，将药物分子中
的官能团（如羰基、硝基等）还原为更极性的化合物，使其更容易排泄。
3.水解代谢：药物在肝脏细胞内通过水解酶的作用，将药物分子中
的酯键、酰胺键等水解为更极性的化合物，使其更容易排泄。
4.结合代谢：药物在肝脏细胞内通过转移酶的作用，将药物分子与
体内的内源性物质（如葡萄糖醛酸、硫酸盐、谷胱甘肽等）结合，形成极性更大的复合物，使其更容易排泄。
药物代谢的产物通常比原始药物更极性，更容易通过肾脏或胆道排泄出体外。
药物代谢的速度和方式可以受到多种因素的影响，如药物的结构、给药途径、剂量、个体差异等。
需要注意的是，有些药物代谢产物可能具有活性，甚至比原始药物更强的活性，这可能导致药物的药效延长或产生不良反应。
第十七章药物在体内的转运和代谢转化优秀课件
第一相反应：氧化、还原、水解（增加亲水性）
第二相反应：结合反应（增强水溶性）
第一相反应
第二相反应
RH
ROH
R-O-CH3 R-O-SO3H
R-O-GA
（一）药物代谢第一相反应
1、氧化反应类型、酶系和作用机制 （1）微粒体药物氧化酶系：
其催化反应类型有：
1）羟化：分为芳香族环上和侧链羟基 的羟化，以及脂肪族烃链的 羟化。如：
生物转化的概念更为广泛，针对所 有非营养物质。
➢ 非营养物质
内源性：如激素、神经递质、 胺类等
外源性：如食品添加剂、 药物、毒物等
（2）药物代谢转化的结果
➢ 大多数转化为毒性或药理活性较小、 水溶性较大而易于排泄的物质； ➢ 有的经过初步转化，其毒性或药理活 性不变或比原来更大； ➢ 有的经转化溶解度反而变小。
崩解 - 分散 - 溶解
肝 血液
肾
（（ 片胶 剂囊 ）剂
）
（ 颗 粒 剂 ）
（（ 散液 剂剂 ））
（ 栓 剂 ）
（（ 口吸 含入 片） ）
（ 静 注 ）
组织
粪中排泄
尿中排出
二、药物代谢转化概述
1、药物代谢转化的概念
（1）概念：药物代谢转化又名药物 的生物转化，是指体内正常不应有的 外来有机化合物（包括药物或毒物等） 在体内进行的代谢转化。
整体动物实验：
不同途径给药→从血、尿、胆汁、组 织、粪便等取样→分离、鉴定代谢转化 药物。
离体实验：
利用组织切片、匀浆、细胞微粒体等→ 适当条件与药物保温→分离、鉴定代谢产 物。
代谢组学
三、药物代谢转化的类型和酶系（重点）
大多数药物进入人体后为非极性化合物（脂溶性）， 不易由肾小球滤出，进行生物转化增加溶解性。
药物代谢与体内转换机制
药物代谢与体内转换机制药物代谢和体内转换是指一个药物在人体内的代谢和转化，并且这个过程会影响药物的功效及毒副作用。
药物代谢过程通常包括三个主要的步骤：吸收、分布和排泄。
在其中，代谢是最重要的一步，因为药物的代谢机制使其在人体内分解，从而影响药物的谷浓度及持续时间。
药物代谢通常发生在肝脏内，这是因为肝脏是人体最大的代谢器官。
药物进入肝脏后，经过一系列化学反应，最终被分解成无毒物质、次级代谢物或者被排泄出体外。
药物代谢在体内完成的过程通常可由肝脏和代谢酶协同完成。
代谢酶是一类酶，存在于肝细胞中，并参与药物代谢的过程中。
代谢酶可分为两类：相位一代谢和相位二代谢。
相位一代谢通常是将药物分解成更加活跃的代谢物，有很多药物都是通过这种代谢方式实现可溶性的转变，然后被从体内排泄出去，这是药物代谢的第一步。
相位一代谢酶主要包括细胞色素P450酶系列。
细胞色素P450酶系列主要负责氧化反应，其中的CYP3A4酶是现今最重要的代谢酶之一，它能够代谢大多数口服药物。
若药物在经过相位一代谢后仍为活跃进则需要进行相位二代谢。
相位二代谢通常是将相位一代谢产生的代谢物转移到毒性较低的水溶性物质，以便于被肾脏排泄。
相位二代谢酶的种类比较多，但主要包括乙酰化、甲基化、硫酸化、葡萄糖苷化、甘氨酸胺化等，这些转化过程可以增加药物的溶解度，使其排泄转化为液态。
相位二代谢可提高药物的极性，从而增加药物在体内的水溶性，增加药物在肾脏中的分泌。
除了肝脏以外，其他器官如小肠、肾、肺和皮肤等也可以完成药物代谢的过程，这就是所谓的外围药物代谢。
外围药物代谢通常发生在治疗的早期阶段，并且小肠的代谢酶较少。
在药物代谢中，基本方程式为：药物+代谢酶→代谢产物而产生的代谢产物可以使药物失去治疗作用或者增加药物的效果，并对人体产生副作用。
因此在药物的治疗中，药物的代谢而导致变化是一个非常重要的因素。
同时，药物代谢的速率及表现力会受到人体生理学因素、疾病、环境因素、基因等因素的影响，因此药物治疗的个体差异和不良反应及其发生机制需要进一步研究。
第十七章药物在体内的转运和代谢转化
（1）醛酮还原酶：主存在于胞液
还原产物：醇
如：三氯乙醛（催眠药物）还原为三氯乙醇
CCl3CHO
CCl3CH2OH
2H
（2）偶氮或硝基化合物还原酶：存在(cúnzài)于线粒体
还原产物：相应胺类
供氢体：NADH、NADPH
共六十五页
硝基化合物多见于食品防腐剂、工业试剂等。偶氮化合 物常见于食品色素、化妆品、纺织与印刷(yìnshuā)工业等。 有些可能是前致癌物。
第二相反应 结合 反应 (jiéhé)
* 有些物质经过第一相反应即可顺利排出体外。
* 物质即使经过第一相反应后，极性改变仍不 大，必须与某些极性更强的物 质结合, 即第二相反应，才最终排出。
共六十五页
（一）药物代谢第一相反应 1、氧化(yǎnghuà)反应类型、酶系和作用机制（最多见）
（1） 微粒体药物氧化酶系： 又称微粒体依赖P450的加单氧酶系或羟化酶，
上腺素能药物，如5-羟色胺、儿茶酚胺、酪胺
等都可以被此酶作用。
共六十五页
（3）醇及醛氧化酶
存在(cúnzài)部位：胞质和线粒体中 催化(cuī huà)的反应
醇脱氢酶催化醇类氧化成醛。
醛脱氢酶催化醛类生成酸。
共六十五页
共六十五页
肝微粒体乙醇(yǐ chún)氧化系统
（microsomal ethanol oxidizing system, MEOS）
还原反应
硝基/偶氮还原酶类
肝细胞微粒体
水解反应
多种水解酶系 肝细胞线粒体或胞液
第二相反应(结合反应)
共六十五页
生物转化(shēnɡ wù zhuǎn huà)的反应类型（掌握）
反应类型
酶类
生物化学课件 17.药物在体内的转运和代谢转化
没食子酚抑制O-转甲基酶，肾上腺素灭活抑制。 非竞争性抑制剂SKF525A抑制药代酶，延长药物作用时间。
二、其他因素对药物代谢的影响
种族差异：不同动物代谢不同 个体差异： 性别差异：
动物实验显示雌性对药物感受性大于雄性 年龄差异：胎儿新生儿老人对药物敏感 肝脏功能正常为正常药物代谢的保证 营养状态亦是
注意药物配伍禁忌 药物可刺激另一药物的代谢，也可刺激本身的代谢（耐药性）
有些药物对某些药物代谢促进；对另一药物代谢有抑制作用（保泰 松对氨基比林和洋地黄甙代谢促进作用，对甲丁脲和苯妥英钠代谢有 抑制作用）
（二）药物代谢的抑制剂 竞争性和非竞争性抑制
1.药物抑制另外药物的代谢转化
氯霉素等抑制肝药酶，加强其他合用的药物毒性等。
用时间。
4.其他 化学合成改变结构，降低原药物的毒性（活性
不变）
六、对某些发病机制的解释 化学致癌
七、为临床合理用Βιβλιοθήκη 提供依据 如肝代谢的药物，不口服，而经注射入体内；
药物注意之间的配伍效应。
4.药物代谢研究方法
临床观察、动物整体和离体实验 药物分析则用多种方法（层析、电泳、质谱、荧光 分析、同位素技术等等）
一种药物在体内可进行多种代谢转化（氧化、 还原、水解、结合代谢），因此一种药物在体内有 多种代谢产物，分离鉴定复杂。
三、药物代谢转化类型和酶系
药物代谢转化：（主要是脂溶性药物） 非结合反应（第一相反应）:
结合反应（第二相反应）
多种结合剂参与的结合反应
第二节 影响药物代谢转化的因素
一、药物相互作用
（一）药物加速另外药物的代谢转化－ 药物代谢的诱导剂
多为脂溶性，非专一性。各类药物均有。 促使药物代谢增强，由于刺激诱导酶的生成。 治疗上苯巴比妥防止胆红素血症： 原理：苯巴比妥诱导肝葡萄糖醛酸转移酶生成。促进胆红素 和葡萄糖醛酸结合而易排出体外。 诱导酶意义：加强药物的代谢转化
药物在体内的生物转化过程
药物在体内的生物转化过程1.引言1.1 概述概述药物在体内的生物转化过程是药物研究领域的重要课题之一。
药物的生物转化指的是药物在机体内经过吸收、分布、代谢和排泄等过程的转化和改变。
这些转化过程直接影响药物在体内的药效和安全性，进而影响药物的治疗效果和副作用。
药物吸收是指药物从给药途径进入机体的过程，常见的给药途径包括口服、注射、贴服等。
吸收速度和程度会受到药物的物理化学性质、给药途径和机体因素等多种因素的影响。
药物的吸收过程通常涉及药物在胃肠道中的解离、溶解、吸附等过程，以及通过肠壁或黏膜进入血液循环的过程。
吸收过程的顺利进行对于药物的生物利用度和治疗效果至关重要。
药物分布是指药物在机体中的分布情况。
药物在血液中的输送和分布是通过血液循环系统来实现的。
药物在体内的分布受到多个因素的影响，如药物的脂溶性、离子化状态、蛋白结合率等。
药物可以在血液中自由分布，也可以与蛋白质结合形成复合物。
这种药物和蛋白质结合的复合物具有不同的药理活性和药物代谢动力学特征。
总之，药物在体内的生物转化过程是复杂而重要的。
充分了解和研究药物在体内的转化过程将有助于我们更好地理解和预测药物的药效和安全性，为药物研发和治疗提供指导。
在未来的研究中，我们需要更深入地探索药物吸收、分布等过程的机制，以便更好地优化和设计药物，提高药物的治疗效果和安全性。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以根据以下几点来进行说明：2. 文章结构在本篇文章中，我们将按照以下顺序来呈现药物在体内的生物转化过程：2.1 药物吸收：本节将详细介绍药物吸收的过程。
我们将解释药物吸收的定义以及相关的影响因素，包括药物的化学性质、给药途径等。
我们将探讨药物吸收的机制，包括通过细胞膜的扩散、主动转运和被动转运等方式。
此外，我们还将讨论药物吸收的影响因素，如血流、溶解度和肠胃道pH值等。
2.2 药物分布：本节将详细讨论药物在体内的分布过程。
我们将说明药物在体内的分布可受多种因素影响，包括药物的蛋白结合性、脂溶性、血流和组织灌注等。
药物化学药物的化学结构与体内代谢转化
药物化学药物的化学结构与体内代谢转化药物化学是研究药物的化学结构和性质，以及药物在体内代谢转化的学科。
在药物研发中，了解药物的化学结构和代谢转化对于评估药物的活性、药代动力学特性以及副作用具有重要意义。
本文将对药物化学和药物代谢转化进行详细探讨。
药物的化学结构是指药物在化学上所具有的特定的分子结构。
药物的化学结构决定了药物的药理活性、物化性质以及与靶标结合的方式。
药物的化学结构可以通过研究药物的组成元素、原子结构以及化学键进行探索。
药物的化学结构是药物研发的起点，研究者通过对化学结构的改造来提高药物的活性、选择性以及药物代谢特性。
药物的体内代谢转化是指药物在机体内的生物化学反应和代谢过程。
药物在体内代谢转化主要通过酶的催化作用完成。
药物代谢可以分为两个主要阶段，即相应的阶段Ⅰ反应和阶段Ⅱ反应。
阶段Ⅰ反应是指药物通过氧化、还原、水解、脱甲基等反应转化成更活性或更易代谢的物质。
其中最常见的反应是氧化反应，通过细胞色素P450(CYP)酶家族参与催化。
CYP酶催化的氧化反应通常发生在药物的碳、氮或硫原子上，从而形成药物的代谢产物。
其他的阶段Ⅰ反应还包括还原反应、水解反应和脱甲基反应等。
这些反应主要发生在肝脏中的内质网中，使药物转化为亲水性更强的代谢产物。
阶段Ⅰ代谢转化可以增加药物的药理活性、提高药物的水溶性，也可能产生毒性代谢产物。
阶段Ⅱ反应是指药物代谢产物通过与内源性物质（如葡萄糖、甘氨酸、硫酸等）结合，形成更极性、更易排泄的产物。
阶段Ⅱ代谢反应通常被称为“偶联反应”，其中最常见的是葡萄糖醛酸转移酶(GT)参与的糖基化反应。
阶段Ⅱ代谢转化可以大大增加药物的水溶性，使药物更容易排除。
药物的代谢转化对药物的活性、毒性以及体内停留时间有很大的影响。
药物代谢转化的主要作用是将药物从机体中排除，并减少药物的毒性。
然而，一些药物的代谢转化也可能产生活性代谢产物，并参与药物的药理作用。
药物的代谢转化的机制和调控对于药物疗效的评估和优化具有重要意义。
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R-O-GA
（一）药物代谢第一相反应
1、氧化反应类型、酶系和作用机制
（1）微粒体药物氧化酶系： 其催化反应类型有：
1）羟化：分为芳香族环上和侧链羟基 的羟化，以及脂肪族烃链的 羟化。如：
CH3CONH-
［O］ CH CONH3
-OH
乙酰苯胺
乙酰氨基酚
注： ①许多致癌物本身并没有致癌作用，但
由于在体内的羟化而成为致癌物，如
吸收后的药物经血液向个组织器官分布， 在作用部位发挥药物效应或被代谢转化，最 终经肾从尿中或经胆从粪便中排出。 其中： 药物转运：指药物在体内的吸收、分 布及排泄过程。 生物转化：指代谢变化过程。 消除：药物的代谢和排泄的合称。
2、药物的体内过程图
代
胆汁
谢
作用部位 肾
崩解 - 分散 - 溶解
（ 片 剂 ） （ 胶 囊 剂 ） （ 颗 粒 剂 ） （ 散 剂 ） （ 液 剂 ） （ 栓 剂 ）
3、药物代谢酶
（1）催化药物在体内代谢转化的酶系 称为药物代谢酶。 （2）细胞定位：主要在肝细胞微粒体， 其次是细胞可溶性部分，也有少 数是在线粒体进行。
4、药物代谢的研究方法
与一般正常代谢的研究方法类似，有 临床观察、动物整体实验、离体实验等。
整体动物实验：
不同途径给药→从血、尿、胆汁、组 织、粪便等取样→分离、鉴定代谢转化 药物。
肝
（ 口 含 片 ） （ 吸 入 ）
血
（ 静 注 ）
液
组织
粪中排泄
尿中排出
二、药物代谢转化概述 1、药物代谢转化的概念
（1）概念：药物代谢转化又名药物 的生物转化，是指体内正常不应有的 外来有机化合更为广泛，针对所 有非营养物质。
非营养物质
Cytb5
2e
FP2
2e
NADH+H+
NADH-Cytb5还原酶系
（3）其他氧化酶系 1）单胺氧化酶：该酶存在于线粒体中，催 化胺类氧化为醛及氨。
RCH2NH2 RCHO+NH3
［O］
R CH=NH
H2O
2）醇和醛氧化酶：此类酶在胞浆和线粒体 中，可氧化醇为醛，醛再经氧化成酸。 乙醇
ADH
乙醛
ALDH
教学目的
1、掌握药物代谢转化的类型和酶系。 2、熟悉药物在体内代谢转化的概念、意义。 3、了解影响药物代谢转化的因素。
第一节
药物代谢转化的类型和酶系
一、药物的体内过程
1、药物的体内过程：
是指药物在体内的吸收、分布、代谢 及排泄过程的动态变化。 吸收： 消化道吸收：口腔黏膜、胃肠道 非消化道吸收：注射、肺吸入、皮肤
内源性：如激素、神经递质、 胺类等
外源性：如食品添加剂、 药物、毒物等
（2）药物代谢转化的结果
大多数转化为毒性或药理活性较小、 水溶性较大而易于排泄的物质； 有的经过初步转化，其毒性或药理活 性不变或比原来更大； 有的经转化溶解度反而变小。
2、药物代谢转化的部位
主要在肝进行；也有的在肺、肾、肠 肠粘膜等处进行。
特点： 能直接激活O2 O2
DOH
H2O
加单氧酶(混合功能氧化酶)
黄曲霉素B1经加单氧酶作用生成的黄曲 霉素2, 3环氧化物，可与DNA分子中的鸟嘌 呤结合，引起DNA突变，成为原发性肝癌 发生的重要危险因素。
②药物氧化酶系的组成成分： 细胞色素P450：简称P450 ，已知有四种以上， 为含铁卟啉辅基的蛋白质，属b族细胞 色素。以P450 2+-CO在450nm有强吸收 峰而得名。能与氧直接作用，且与一 种含非血红素铁（NHI）和硫的铁硫蛋 白结合成复合体。
R2C=NH
+H2O R2CNOH R2CO -NH2OH
4）S-氧化：如：氯丙嗪的氧化。
5）N-氧化和羟化：如三甲胺的N-氧化和苯 胺、非那西汀、2-乙酰 氨基芴的N-羟化。
C6H5NH2
［O］
C6H5NHOH
6）脱硫代氧：如有机磷杀虫药对硫磷在体内 转化为毒性更强的对氧磷。
（2）微粒体药物氧化酶作用机制（重点）
①催化上述药物氧化反应的酶系存在于肝 细胞光滑型内质网（微粒体），称为药 物氧化酶系。
药物氧化酶系其特点是： 能激活分子氧，使其中一个氧原子参 入到底物分子中（又称单加氧酶或羟化 酶），而另一个氧原子被NADPH还原为 水。即一个氧分子发挥了两种功能，故 又称混合功能氧化酶。
DH+O2+NADPH+H+ DOH+NADP++H2O
离体实验：
利用组织切片、匀浆、细胞微粒体等→ 适当条件与药物保温→分离、鉴定代谢产 物。
代谢组学
三、药物代谢转化的类型和酶系（重点）
大多数药物进入人体后为非极性化合物（脂溶性）， 不易由肾小球滤出，进行生物转化增加溶解性。
反应类型： 第一相反应：氧化、还原、水解（增加亲水性） 第二相反应：结合反应（增强水溶性） R-O-CH3 第一相反应 第二相反应 RH ROH R-O-SO3H
① N-脱烃基是将仲胺或叔胺脱烃基生成 伯胺和醛。 ② O-脱烃基是将醚或酯类脱烃基生成酚 和醛。 ③ S-脱烃基是将硫烃基转化为巯基和醛。
O-脱烃基
O-脱烃基
S-脱烃基
3）脱氨基：主要作用于不被胺氧化酶作 用的胺类物质。 R2CHNH2
［O］
R2C（OH）NH2 -H2O
［O］
-NH3
R2C=O
乙酸 甲酸
TCA
甲醇
甲醛
高毒性
ALDH活性影响饮酒
2、还原反应
肝细胞中的主要还原酶类是醛酮还原酶和 偶氮或硝基化合物还原酶。
醛酮还原酶催化酮基或醛基还原为醇。 酶系存在于细胞可溶部分。
偶氮或硝基化合物还原酶分别催化偶氮化 合物与硝基化合物从NADPH接受氢，还原成相 应的胺类。酶系主要存在于肝线粒体。
3，4苯吡、甲基胆蒽、黄曲霉毒素。
②与上述羟化酶不同的是，肝细胞可溶 性部分含有非常活跃的醇脱氢酶及醛 脱氢酶可催化醇类氧化成醛，再生成酸。
醇脱氢酶 醛脱氢酶
ROH
RCHO
RCOOH
2）脱烃基：可分为N-脱烃基、O-脱烃基和 S-脱烃基。
RXCH2R’ X=O,N,S ［RXCHR’］ OH O=CHR’ + RXH X=O,N,S
NADPH-细胞色素P450还原酶：属黄素酶类， 以FP1表示，辅基为FAD。作用是：催 化NADPH和P450之间的电子传递。 NADH-细胞色素b5还原酶系：也属黄素酶， 以FP2表示，作用是：催化NADH和b5 之间的电子传递。
5
4
1
2 NADPH细胞色素P450还原酶 3
4
6
7
e
8
2H+