药理学绪言药物跨膜转运
2.2.1药物跨膜转运
酸性药
Ka =
[ H+ ] [ A ] [HA]
碱性药
[ A ]
pKa = pH - log
[HA] [ A ]
= 10 pH-pKa
[HA]
pKa-pH
色甘酸钠(Cromolyn Sodium)：pKa2，酸
性 pH=7
pH=4
总量 A + H+HA
100000 105
1
HAH+ + A 总量
1
(二)药物跨膜转运的方式
被动转运 passive transport
滤过 filtration 简单扩散 Simple diffusion 易化散 facilitated diffusion
主动转运 active transport
膜动转运 membrane moving transpor
入胞 endocytosis 出胞 exocytosis
• 逆浓度梯度，耗能 • 特异性（选择性） • 饱和性 • 竞争性
(二)药物跨膜转运的方式
2、药物active transport的生理意义： 1）保持细胞内、外Na+、K+ 不均衡分布-势能贮备 2）是细胞产生电信号的基础 3）为药物转运供能 4）提高药物的吸收程度 5）保证某些药物在特定组织器官中的高浓度分布
第二节 药代动力学的基础理论
一、药物的跨膜转运Drug Transport 二、药物的体内过程 三、数学模型 四、常用的药代动力学参数 五、血药浓度的经时过程
一、药物的跨膜转运Drug Transport
(一)膜的化学组成和分子结构 1、脂质双分子层为基架：膜具流动性 2、镶嵌蛋白质：α-螺旋或球形结构、构型 不同、功能不同 3、糖类在表面：与脂质或蛋白结合成糖脂、 糖蛋白，成为抗原
兽医药理-药物的跨膜运输
体转运，这两种物质间就会出
现竞争性抑制。与载体亲合力
强的物质首先占用了共用的载 体，使载体不能对另外一种物
×
质进行转运，抑制对另一种物
质的转运。
青霉素、钠离子等通过 主动转运进行。
生物膜
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主动转运
需依赖细胞膜内特异性载体转运
特点： 逆浓度梯度，耗能 特异性（选择性） 饱和性 竞争性 可逆性
主动转运
主动转运——
是药物逆浓度差由膜的一侧转运到另一侧，
又称逆流转运。这种转运由载体介导。
转运的载体多为载体蛋白， 载体对被转运的物质有一定的选 择性，转运时需要消耗能量，并 且转运能力有一定限度，就是说 载体有饱和性，如果载体达到保 和，就不能再进行转运。
生物膜
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主动转运
如果两种物质通过同一载
简单扩散
脂溶性物质直接溶于膜的类脂相而通过
特点：
转运速度与药物脂溶度 成正比 顺浓度差，不耗能，无饱和现象 转运速度与浓度差成正比 转运速度与药物解离度 (pKa) 有关 绝大多数药物以此种方式通过生物膜
酸性药 (Acidic drug): HA H+ + A
碱性药 (Alkaline drug): BH+ H+ + B (分子型)
主讲人：明日明月
01 药物的跨膜运输
Part
药动学概念
药物动力学
研究药物在体内的吸收 、分布、代谢、 排泄的经时过程。
影响药物在作用位能够达到的浓度。 决定药物在体内的消除过程
药动学概念
生物膜的结构
极性药物难以通过 脂溶性药物容易通过 小分子可以由模孔通过
药物运 输方式
① 被动转运 ② 简单扩散 ③ 滤过 ④ 主动转运 ⑤ 易化扩散 ⑥ 胞饮/吞噬作用 ⑦ 离子对转运
药品生产技术《药物的跨膜转运》
细胞膜的跨膜物质转运功能既然膜主要是由脂质双分子层构成的，那么理论上只有脂溶性的物质才有可能通过它。
但事实上，一个进行着新陈代谢的细胞，不断有各种各样的物质〔从离子和小分子物质到蛋白质等大分子，以及团块性固形物或液滴〕进出细胞，包括各种供能物质、合成细胞新物质的原料、中间代谢产物和终产物、维生素、氧和二氧化碳，以及Na、K、Ca2离子等。
它们理化性质各异，且多数不溶于脂质或其水溶性大于其脂溶性。
这些物质中除极少数能够直接通过脂质层进出细胞外，大多数物质分子或离子的跨膜转运，都与镶嵌在膜上的各种特殊的蛋白质分子有关；至于一些团块性固态或液态物质的进出细胞〔如细胞对异物的吞噬或分泌物的排出〕，那么与膜的更复杂的生物学过程有关。
现将几种常见的跨膜物质转运形式分述如下：〔一〕单纯扩散溶液中的一切分子都处于不断的热运动中。
这种分子运动的平均动能，与溶液的绝对温度成正比。
在温度恒定的情况下，分子因运动而离开某一小区的量，与此物质在该区域中的浓度〔以mol/L计算〕成正比。
因此，如设想两种不同浓度的同种物质的溶液相邻地放在一起，那么高浓度区域中的溶质分子将有向低浓度区域的净移动，这种现象称为扩散。
物质分子移动量的大小，可用通量表示，它指某种物质在每秒内通过每平方厘米的假想平面的摩尔或毫尔数。
在一般条件下，扩散通量与所观察平面两侧的浓度差成正比；如果所涉及的溶液是含有多种溶质的混合溶液，那么每一种物质的移动方向和通量，都只决定于各该物质的浓度差，而与别的物质的浓度或移动方向无关。
但要注意的是，在电解质溶液的情况下，离子的移动不仅取决于该离子的浓度也取决于离子所受的电场力。
在生物体系中，细胞外液和细胞内液都是水溶液，溶于其中的各种溶质分子，只要是脂溶性的，就可能按扩散原理作跨膜运动或转运，称为单纯扩散。
这是一种单纯的物理过程，区别于体内其他复杂的物质转运机制。
但单纯扩散不同于上述物理系统的情况是：在细胞外液和细胞内液之间存在一个主要由脂质分子构成的屏障，因此某一物质跨膜通量的大小，除了取决于它们在膜两侧的浓度外，还要看这些物质脂溶性的大小以及其他因素造成的该物质通过膜的难易程度，这统称为膜对该物质的通透性。
西医药理学_总论__药动学
• 皮下或肌内注射给药，药物先沿结缔组织 扩散，后经毛细血管和淋巴内皮细胞进入 血液循环。肌肉组织比皮下组织血管丰富。
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舌下给药
舌下含药可从舌下毛细血管迅速吸收，无首过消除现象。 但吸收面积小，药物难溶出，只适用于少数用药量小及 脂溶性高的药物，如硝酸甘油、异丙肾上腺素等
直肠给药 直肠给药的目的主要是利用药物的局部作用，如用抗感 染药治疗溃疡性结肠炎。直肠给药也能通过结肠粘膜吸 收而发挥吸收作用，其优点是大约50%的吸收药物能直 接进入腔静脉而避免肝脏的首过消除；避免药物对胃的 刺激。但直肠吸收面积小，吸收速度慢而不规则，不少 药物对直肠还有刺激作用
吸收部位
游离型药物
结合型药物
其他部位
药物进入血液循环后可与血浆蛋白结合，与血浆蛋 白结合的药物称为结合型药物，未被结合的药物称 为游离型药物。在药物的吸收部位，药物进入血液 循环后与血浆蛋白结合，降低了局部的游离型药物 浓度，有利于药物的吸收。
2021/3/15
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2.体液pH值和药物的解离度
• 弱酸性药物易分布在碱性环境中； • 弱碱性药物易分布在酸性环境中
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二、药物的分布(distribution)
是指血液循环中的药物，越过生物膜进入到细 胞间液和细胞内液的过程。药物的作用强度取决 于药物在作用部位的浓度，药物的分布直接关系 到药物的疗效和毒性。大多数药物在体内的分布 是不均匀的，其影响因素主要有以下几方面：
跨膜转运
第三章 药物代谢动力学药物代谢动力学，简称为药动学，研究药物体内过程及体内药物浓度随时间变化的规律。
药物由给药部位进人机体产生药理效应，然后由机体排出，其间经历吸收、分布、代谢和排泄四个基本过程，这个过程称为药物的体内过程。
其吸收、分布和排泄称药物转运，代谢和排泄合称消除(elimination)。
药物在体内虽然不一定集中分布于靶器官，但在分布达到平衡后药理效应强弱与药物血浆浓度成比例。
医生可以利用药动学规律科学地计算药物剂量以达到所需的血药浓度并掌握药效的强弱久暂。
这样可以比单凭经验处方取得较好的临床疗效。
第一节 药物的跨膜转运药物跨膜转运是指药物在吸收、分布、生物转化和排泄时多次穿越生物膜的过程。
生物膜的结构是以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着不同生理功能的蛋白质。
脂质分子以磷脂较多，并赋予细胞膜一定的流动性和通透性，极有利于脂溶性药物通过;蛋白质分子组装成物质载体和离子通道，载体参与某些药物跨膜转运，离子通道则是某些药物作用的靶位。
药物的跨膜转运方式主要有被动转运和主动转运两种：(一）被动转运被动转运是指药物由高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜转运。
包括简单扩散、滤过和易化扩散。
1.简单扩散 又称脂溶扩散。
指脂溶性药物可溶于细胞膜的脂质而透过细胞膜，大多数药物的转运方式属简单扩散。
扩散速度除取决于膜的性质、面积及膜两侧的浓度梯度外，还与药物的性质有关。
分子量小的（小于200D)、脂溶性大的、极性小的（不易离子化）药物较易通过。
药物多是弱酸性或弱碱性化学物质,它们在体液环境中可溶解生成离子型分子，这种离子型药物不易跨膜转运,并被限制在膜的一侧，形成离子障现象，而非离子型药物可自由通过。
药物的离子化程度与其pKa(弱酸性或弱碱性药物解离常数的负对数值）及其所在溶液的pH有关。
改变体液环境pH可以明显影响药物的离子化程度，进而影响其跨膜转运。
一般来说,弱酸性药物在酸性环境下不易解离，非离子型多，脂溶性大，容易跨膜转运；而在碱性环境下易解离，离子型多，脂溶性小，不易跨膜转运。
离子通道和跨膜转运的分子机制及其药理学意义
离子通道和跨膜转运的分子机制及其药理学意义离子通道和跨膜转运是细胞中重要的分子机制，它们参与了生命的许多基本过程，如细胞信号传导、神经传递、肌肉收缩和离子平衡等。
离子通道和跨膜转运分子的研究具有重大的药理学意义，它们可以为制定药物设计提供新的思路和方向，同时也为药物研发提供了目标靶点。
本文将重点介绍离子通道和跨膜转运的分子机制以及它们在药物设计方面的应用。
一、离子通道的分子机制及其药理学意义：离子通道是细胞膜上孔径大小很小的蛋白质通道，它们可以选择性地让离子通过，并且它们的通透性能够非常高。
离子通道的选择性主要由其通道结构和功能区域决定。
对于许多细胞的特定功能来说，离子通道是非常重要的。
比如说，钙离子通道会在神经传递和肌肉收缩中发挥作用，而钠离子通道和钾离子通道则发挥着在神经传递中的重要作用。
在药理学中，离子通道在制定药物设计方面发挥了关键作用。
许多疾病和病症可以通过开发针对离子通道的药物得到有效治疗。
例如，心律失常的治疗药物就是通过调整心脏细胞中钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道的活动来发挥作用的。
此外，离子通道的调节还可以被用于控制疼痛，治疗癫痫等诸多方面。
二、跨膜转运的分子机制及其药理学意义：跨膜转运蛋白是细胞膜上的蛋白质，它们主要负责向细胞外或细胞内传输物质，包括离子、氨基酸、糖类和药物等。
跨膜转运蛋白分为主动和被动两种。
主动转运蛋白需要消耗细胞能量(ATP)，将物质从低浓度的地方转移到高浓度的地方。
而被动转运蛋白则只是依靠物质的浓度梯度来进行运输。
跨膜转运蛋白对于维持细胞内外离子平衡和营养物质的吸收非常重要。
在药理学中，跨膜转运蛋白的研究也非常重要。
药物的吸收、分布和代谢都与跨膜转运蛋白有关。
例如，化疗药物由于被运输蛋白限制的缘故，其中许多药物的选择性很强，因此需要合理地设计药物以绕开这些限制，从而提高化疗药物的作用。
三、离子通道与跨膜转运的结合：离子通道和跨膜转运蛋白的结合在许多生命过程中都起重要作用。
药物跨膜输运的机制与调控
药物跨膜输运的机制与调控药物跨膜输运是指药物分子通过细胞膜进行进出细胞的过程，其趋势、速率和选择性由细胞膜通道和转运体确定。
药物跨膜输运分为被动扩散和主动转运两种方式。
本文主要介绍药物跨膜输运的机制和调控，以期加深对药物代谢和药物治疗的认识和理解。
一、被动扩散和主动转运被动扩散是指不需要能量消耗，药物分子沿浓度梯度自主跨越细胞膜。
被动扩散依赖于药物的亲水性、脂溶性和电荷性等因素。
药物跨膜主动转运是指某些药物分子通过ATP酶、离子梯度等活动过程利用碳水化合物、氨基酸、蛋白质和维生素等载体或通道蛋白，逆着浓度梯度进入或离开细胞。
主动转运分为运输蛋白、离子通道和膜膜转运三种方式。
二、运输蛋白运输蛋白是跨膜蛋白，通过载体蛋白把药物带入或带出细胞。
这种蛋白大部分位于细胞膜上，有些在内质网、高尔基体和细胞质中也有分布。
运输蛋白通常是多孔的，如肝细胞的葡萄糖转运蛋白。
也有不孔的，如ABC转运蛋白。
不同药物的运输蛋白种类和数量不同，但其中最重要、最复杂的是ATP结合盒子（ABC）转运蛋白。
三、离子通道离子通道蛋白是跨膜蛋白，在细胞膜上形成结构特定的通道，药物分子可以通过这些通道跨越细胞膜。
离子通道分别取决于其选择性和电位依赖性。
目前已知的离子通道有钙离子通道、钾离子通道、钠离子通道和氯离子通道等。
四、膜转运膜转运是指药物在细胞内膜间的转运。
从胞内透过内质网和高尔基体到达细胞膜最终进入胞外，此过程涉及电荷、分子量和药物所在的区域等因素。
五、药物跨膜输运的调控药物跨膜输运的效率和速率受到众多因素的影响，主要包括物理性质、化学结构、分子量、极性等因素。
药物的成分和构成以及细胞膜通道和转运体的表达情况都对其跨膜输运有很大的影响。
1、药物成分和构成的影响药物成分和构成直接影响药物的亲脂性和亲水性，进而调节药物的跨膜输运。
例如，具有羟基或长链酰胺的化合物，其分子间有较强、长程的相互作用力，影响其跨膜输运。
聚合物、脂蛋白等大分子结构化合物会在细胞膜表面形成并包的远离水环境区域。
药物分子的跨膜转运及影响因素
药物的跨膜转运
（二）载体转运
（carrier-mediated transport）
依赖于细胞膜上的跨膜蛋白将药物从细胞膜的 一侧转运至另一侧的过程 特点：
选择性、饱和性、竞争性抑制现象 主要方式：
主动转运、易化扩散
药物的跨膜转运
主动转运（active transport ）
药物借助于载体，从浓度低的一侧向浓度高一 侧逆浓差转运，同时需消耗能量。 特点：
pKa-pH
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
解离度%
酸性药物 碱性药物
99.99
0.01
99.9
0.1
99.01
0.99
90.91
9.09
50
50
9.09
90.01
0.99
99.01
0.1
99.9
0.01
99.99
药物的跨膜转运
滤过（filtration）
药物分子借助流体静压或渗透压随体液通过细 胞膜的水性通道由一侧到达另一侧的过程； 对某些离子、水、非脂溶性小分子的穿过很重 要； 此方式对肾的药物排泄，脑脊液清除某些药物 有意义，对大多数药物的转运并不重要。
10pH-pKa=离子型/非离子型（定量说明）
pH-pKa 离子型%
-3
0.1
如：胃液pH1.5,
-2
1
-1
10
0
50
阿斯匹林pKa 3.5 离子型1% （非离子型99%）
1
90
2
99
3
99.9
药物的跨膜转运 pH值对药物解离度的影响
各药有其固定的 pKa值，当pKa 与pH的差值以 数学值增减时， 药物的离子型与 非离子型浓度比 值以指数值相应 变化