化学结构和药物代谢培训课件

质、体内代谢情况以及排泄器官的功能状态等。
03
药物化学结构与代谢的关系
药物的结构决定其代谢特性
01
药物的化学结构决定了其理化 性质和生物活性，进而影响其 在体内的吸收、分布、代谢和 排泄过程。
02
药物的化学结构中的官能团、 空间构型和分子量等特征，决 定了其与酶的结合能力和代谢 速率。
03
药物的化学结构中的某些基团 ，如芳香环、羟基、羧基等， 能够与酶的活性位点结合，影 响药物的代谢过程。
学习和预测化合物与靶点的相互作用模式，加速药物设计和发现的过程。
05
药物代谢中的酶系统
肝药酶
定义
肝药酶是指主要在肝脏中表达的代谢酶 类，它们参与药物的代谢和转化。
功能
肝药酶能够将药物分子氧化、还原、 水解和结合，从而使其失去活性或改
变其药理作用。
种类
肝药酶主要包括细胞色素P450酶系、 醇脱氢酶、醛脱氢酶等。
，反应速率越快。
一级动力学
1
一级动力学是指反应速率与反应物浓度的一次方 成正比的动力学过程。
2
一级动力学是描述大多数化学和生物反应的简单 模型，适用于低浓度的反应体系。
3
一级动力学方程可以用来描述反应速率随时间的 变化，以及反应物的消耗或产物的生成情况。
米氏方程和酶促反应动力学
01
02
03
米氏方程是描述酶促反应动力学 的重要方程，它是由德国生物化 学家米切尔提出的。
药物代谢的研究方法
体外实验
通过使用酶或细胞模型来研究药 物的代谢过程，可以了解药物与 酶的相互作用和代谢产物的性质。
体内实验
通过动物或人体试验，可以研究药 物在体内的吸收、分布、代谢和排 泄过程，以及其疗效和副作用。

PhaseⅡBiotransformation
第三章化学结构与药物代谢Ⅱ相四五
➢第Ⅱ相生物转化又称轭合反应(Conjugation)，是在酶的 催化下将内源性的极性小分子如葡萄糖醛酸、硫酸、氨基 酸、谷胱甘肽等结合到药物分子中或第Ⅰ相的药物代谢产 物中。 ➢通过结合使药物去活化以及产生水溶性的代谢物，有利 于从尿和胆汁中排泄。
第三章化学结构与药物代谢Ⅱ相四 五
➢ 谷胱甘肽和酰卤的反应是体内的解毒反应。 ➢ 当多卤代烃如氯仿在体内代谢生成酰卤或光气时会对体
内生物大分子进行酰化产生毒性。谷胱甘肽通过和酰卤 代谢物反应后生成酰化谷胱甘肽，解除了这些代谢物对 人体的毒害。
第三章化学结构与药物代谢Ⅱ相四 五
五、乙酰化轭合
➢ 乙酰化反应是含伯胺基(包括脂肪胺和芳香胺)，氨基酸， 磺酰胺，肼，酰肼等基团药物或代谢物的一条重要的代 谢途径，前面讨论的几类结合反应，都是使亲水性增加， 极性增加，而乙酰化反应是将体内亲水性的氨基结合形 成水溶性小的酰胺。
第三章化学结构与药物代谢Ⅱ相四 五
溴苯那敏
例如:抗组胺药溴苯那敏(Brompheniramine，3-102)经生物转化的第Ⅰ 相反应代谢后形成羧酸化合物(3-103)，然后和甘氨酸反应，形成甘氨 酸的结合物(3-104)。
第三章化学结构与药物代谢Ⅱ相四 五
马尿酸
水杨酰苷氨酸
➢在氨基酸轭合反应中，主要是取代的苯甲酸参加反应。如:苯甲酸和 水杨酸在体内参与结合反应后生成马尿酸(3-105)和水杨酰苷氨酸(3106)。
第三章化学结构与药物代谢Ⅱ相四 五
➢ 新生儿由于体内肝脏UDPG转移酶活性尚未健全，因此会有代谢上的 问题，导致药物在体内聚集产生毒性。如:新生儿在使用氯霉素时，由于 不能使氯霉素和葡萄糖醛酸形成结合物而排出体外，导致药物在体内聚 集，引起“灰婴综合症”。 ➢ 参予N-葡萄糖醛酸苷化反应的胺类化合物有芳香胺、脂肪胺、酰胺和 磺酰胺。芳香胺的反应性小，轭合反应也比较少。脂肪胺中碱性较强的 伯胺、仲胺结合能力强，反应较易进行。吡啶氮及具有1~2个甲基的叔 胺也能和葡萄糖醛酸进行糖苷化反应，生成极性较强的季铵化合物。

酯的水解
空间位阻对水解的影响
Atropine, 阿托品
酰胺的水解
4.其它氧化
b.环氧化
5.还原
• 含羰基、硝基、偶氮的药物主要经历还原反应，生成极性 较强的羟基、氨基，然后进行第二相的轭合反应。 • 硝基的还原 • 芳香硝基药物在cyp-450消化细菌还原酶的作用下，生成 芳香胺。其还原过程是一个多步骤过程，经历亚硝基、羟 胺等中间体。 • 羰基的还原 • 在酮还原酶的催化下，还原为仲醇。脂肪族和芳香族不对 称酮的羰基，在酶的催化下，使立体专一性反应，主要以 S-构型为主。
• 第Ⅰ相：主要是官能团的反应，如氧化、还原、水解、 羟基化等。其目的是在药物分子中引入或使药物分子 暴露出极性基团，如羟基、羧基、巯基、氨基等，使 其极性增加。 • 第Ⅱ相：又称结合反应。将第一相药物分子中产生的 极性基团与体内的内源性成分，如醇、酚或胺等与葡 萄糖醛酸、硫酸、甘氨酸或谷胱甘肽经共价键结合， 生成极性更大、易溶于水的复合物排出体外。但有些 药物经第一相后，其产物就可以排出体外。
机理：
当氮原子上相邻的碳原子上有氢时，氢已被氧化为羟基，生成 羟胺。此中间体不稳定，在cyp-450酶的作用下，氮原子和碳原 子发生电子的转移，使碳氮键断裂。
丙咪嗪
地昔帕明
CI NHCH3 O NH
CI O
Ketamine 氯胺酮
CH3
O FAST
CH3
O SLOW
CH3
O
NHCCH2N(CH2CH3)2 CH3
脱卤素反应
• 氧化脱卤素反应是许多卤代烃的主要代谢途径。在cyp -450酶的催化下，生成过渡态的偕二醇；然后再消去 卤化氢，得到羰基化合物。
第Ⅱ相生物转化——结合反应

配体是一种能够与受体结合的分子，它们可以是内源性物质（如激素、神经递质等）或 外源性物质（如药物）。配体与受体结合后可以发挥生理或药理作用，从而影响细胞功
能。
06
药物的发现与开发
药物发现的途径与方法
随机筛选
通过大规模筛选实验，从大量化合物 中找出具有生物活性的候选药物。
合理药物设计
基于已知的生物靶点结构和功能信息， 通过计算机辅助药物设计，预测和优 化候选药物的活性。
药物的代谢调控
药物的代谢受到多种因素的影响，包括基因遗传因素、生理因素和环境因素等。其中，基因遗传因素对药物的代 谢影响最大，不同个体对同一药物的代谢能力存在差异。此外，药物的相互作用也会影响药物的代谢过程。
05
药物的作用机制与靶点
药物的作用机制
药物作用机制是指药物如何与机体细胞相互作用，从而发 挥药理或治疗作用的机制。药物作用机制的研究对于新药 研发和临床用药具有重要的指导意义。
药物化学基本知识
目录
• 药物化学概述 • 药物分子的化学结构 • 药物分子的合成与制备 • 药物的代谢与生物转化 • 药物的作用机制与靶点 • 药物的发现与开发
01
药物化学概述
药物化学的定义和任务
定义
药物化学是一门研究药物的化学结构 和性质、药物与生物体的相互作用以 及药物在体内吸收、分布、代谢和排 泄等过程的科学。
分或合成新的药物，发现了许多具有重要治疗作用的化合物。
03
现代药物化学
随着科学技术的发展，药物化学的研究领域不断拓展，涉及计算机辅助
药物设计、高通量筛选、基因组学和蛋白质组学等方面的研究，为新药
研发提供了更多手段和工具。
02
药物分子的化学结构
药物分子的结构特征

详细描述
二相代谢酶系是一类能够催化药物进行结合反应的酶，如葡萄糖醛酸转移酶、氨基酸转运酶等。这些酶能够将药 物与葡萄糖醛酸、氨基酸等物质结合，使药物转化为更易排泄的物质，从而降低药物在体内的浓度和活性。
03
药物代谢的过程
药物的吸收
药物吸收是指药物从给药部位进入血液循环的过程，是药物起效的第一步。
药物代谢的重要性
药物代谢有助于将药物转化为水 溶性物质，使其易于排出体外， 从而降低药物在体内的浓度和毒
性。
通过药物代谢，可以改变药物的 性质和作用强度，使其更适合治
疗需要。
药物代谢对于药物的疗效和安全 性至关重要，不当的药物代谢可 能导致药物失效或产生不良反应
。
药物代谢的分类
01
02
03
一级代谢
一相代谢酶系
总结词
一相代谢酶系主要参与药物的氧化、还原和水解反应。
详细描述
一相代谢酶系是一类能够催化药物进行氧化、还原和水解反应的酶，如细胞色素 P450酶系、醇脱氢酶等。这些酶在药物代谢中起到重要作用，能够将药物转化 为水溶性较高的代谢物，便于排泄。
二相代谢酶系
总结词
二相代谢酶系主要参与药物的结合反应，将药物转化为更易排泄的物质。
高纤维饮食可能影响药物的吸收和代谢。
05
药物代谢的研究方法
体内研究方法
体内药代动力学研究
通过给动物或人体注射药物，测定不同时间点的药物浓度，计算 药物的吸收、分布、代谢和排泄等参数。
体内代谢产物研究
通过分析动物或人体内的代谢产物，了解药物在体内的代谢过程和 代谢产物的性质。
体内组织分布研究
通过测定药物在动物或人体不同组织中的浓度，了解药物在体内的 分布情况。

药物的吸收方式有被动扩散和主 动转运两种方式，其中被动扩散 是最常见的吸收方式。
药物的吸收速率和程度受到药物 性质、给药途径、生理因素等多 种因素的影响。
药物的分布
药物分布是指药物在体内
1
的分布过程，是药物在靶
部位达到有效浓度的前提。
4
一些药物在体内的分布具 有选择性，例如某些药物 可以透过血脑屏障进入脑 组织。
重要性
药物化学是药物研发和医学领域的基础学科，对于新药发现、药物设计和治疗策略具有 至研究药物的化学结构与活性之间 的关系，设计并合成具有特定活 性或作用机制的新药。
药物评价与安全性
评估药物的疗效、安全性和药代 动力学特性，确保药物在临床应 用中的安全有效性。
近代药物化学的兴起
随着有机化学和生理学的快速发展， 人们开始系统地研究药物的化学结构 和活性之间的关系。
Part
02
药物代谢的生物转化过程
药物的吸收
药物吸收是指药物从给药部位进 入血液循环的过程，是药物起效 的前提。
口服给药是最常见的给药方式， 但药物在胃肠道的吸收会受到pH 值、胃肠蠕动等因素的影响。
药物代谢与生物转化
研究药物在体内的代谢过程，包 括药物的吸收、分布、代谢和排 泄等。
药物作用机制
研究药物如何与生物靶点相互作 用，产生治疗作用或副作用的机 制。
药物化学的发展历程
古代药物学
现代药物化学
人类在古代就开始使用天然药物来治 疗疾病，如草药、动物和矿物等。
随着分子生物学、计算机科学和基因 组学等学科的发展，药物化学的研究 领域不断拓展和深化。
药物化学课件生物转 化(药物代谢)ppt课件
• 药物化学概述 • 药物代谢的生物转化过程 • 药物代谢酶和代谢产物 • 药物代谢与药效学关系 • 药物代谢的研究方法和技术 • 药物代谢的研究意义和应用前景

自由基被封闭在细胞里时，它们对生命是无害的。
而且人体内有一套抗氧化的免疫系统与物质可以消
除自由基，借助充足的营养，这套系统可以维持正
常运转。但如果自由基的活动失去“控制”，超过
一定的量，生命的正常秩序就会被破坏，疾病可能
就会随之而来。 自由基对细胞和组织的损伤是其
致病的基础，由于人体是由各种各样不同功能的细
• 碳原子上形成羟基或羧基；
• 氮、氧、硫原子上脱烃基或生成氮氧化物、硫
氧化物；
• 药物代谢中最常见的反应；
–大多数药物都可能被氧化
化学结构和药物代谢
14
（一）芳环及碳-碳不饱和键的氧化
1. 含芳环药物的代谢
• 主要是在CYP-450酶系催化下进行。
• 引入羟基，得相应的酚类，发生在芳环的对位。
化学结构和药物代谢
子转移，通常是对杂原子进行氧化和1.4-二氢吡啶
的芳构化。
• 其他的过氧化酶还有前列腺素-内过氧化物合成酶，
过氧化氢酶及髓过氧物酶。
化学结构和药物代谢
11
四、水解酶
• 主要参与羧酸酯和酰胺类药物的代谢，这些非特定的
水解酶大多数存在于血浆、肝、肾和肠中，因此大部
分酯和酰胺类药物在这些部位发生水解。
• 包括酯酶，胆碱酯酶及许多丝氨酸內肽酯酶。
会产生多种炎症，导致细胞衰老；当自由基攻击细胞
核时会攻击正在复制中的基因，甚至会破坏细胞内的
DNA，加速人体的衰老，并导致癌症的产生。自由基
导致衰老的加速，衰老又使得人体在“控制”自由基
方面的功能减弱，自由基和衰老使得人体的健康陷入
了一个恶性循环；
化学结构和药物代谢
25
自由基侵蚀眼睛晶状体组织会引起白内障。研

脂环的氧化
含有脂环和杂环的药物，易在环上发生羟基化。
如口服降压药醋磺已脲的主要代谢产物是反式
4-羟基醋磺环环已脲。
O
O S
2
NN
HH O
O
O
OH
O S
2
NN
HH
C H3
醋磺已脲
C H3
胺的氧化
含有脂肪胺、芳胺、脂环胺和酰胺结构的有机药 物主要以N-脱烃基，N-氧化作用和N-羟化物和脱 氨基等途径代谢。 N-脱烃基反应或脱氨基反应：
含芳环药物的氧化代谢
（2）取代基团对芳环药物氧化产物的影响 ① 供电子取代基能使反应容易进行，生成酚羟
基的位置在取代基的对位或邻位； ② 吸电子取代基则消弱反应的进行程度，生成
酚羟基的位置在取代基的间位。含强吸电子 取代基的芳环药物，如可乐定和丙磺舒，则 不发生芳环氧化代谢。 （3）芳环的氧化代谢部位受立体位阻的影响 通常发生在立体位阻较小的部位。如苯妥英 和保泰松在体内经代谢后生成羟基化合物。
第I相的生物转化
三、卤代烃的脱卤素反应
① 在体内一部分卤代烃和谷胱甘肽或硫醚氨酸形 成结合物代谢排出体外；
② 其余的在体内经氧化脱卤素反应和还原脱卤素 反应进行代谢。
在代谢过程中卤代烃生成一些活性中间体，会 和一些组织蛋白质分子反应，产生毒性。如吸入源自全身麻醉药氟烷第I相的生物转化
四、水解反应
R NC H
R NC OH
R
N H+
O
R
R
R
无α -氢的氨基药物不发生氧化脱烃反应和脱氨基 反应。
胺的氧化
仲胺、叔胺的脱烃基反应生成相应的伯胺和仲胺， 是药物代谢的主要途径。 如利多卡因;丙咪嗪 药物在体内脱烃基后，叔胺、仲胺分别成仲胺、 伯胺，其极性增加，由此会影响药物的分布及作 用强度。 含氨基的化合物容易发生脱氨基反应。 如苯丙胺在体内发生氧化脱氨。

R toxicity
OH
Chan (1)
Reduction Conjugation Oxidation
Microsomes Cytosol, Microsomes
Mitochondria Mitochondria, Cytosol
Blood, lysosomes (溶酶体） Cytosol Cytosol Cytosol
Section 3 Phase I Biotransformation
R
R
R
rearranged
H
H
R
R
-O
H
H
O
OH
R
main
ep oxid e h yd ra se
H H 2O
OH
HO
OH
glu ta th ion e S -tran sferases
R
G SH
OH
SG
in tra cellu la r m a cro m o lecu les
(D N A ,R N A ) X
Metabolism
Metabolism is often the major factor defining the pharmacokinetics of drugs, which in turn can influence the efficacy and side-effect profile of these compounds.
CYP-450是一组铁原卟啉偶联单加氧酶，位于肝微 粒体中，是主要的药物代谢酶系。
CYP-450属于体内的氧化－还原酶，主要进行氧化 反应，需要NADPH和氧分子共同参与。也能进行 还原反应,将含偶氮和硝基还原成芳香伯胺。