药物在体内的转运和代谢转化课件.ppt
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1、药物在体内的转运和代谢转化第1页,此课件共84页哦第一节第一节 药物代谢转化的类型和药物代谢转化的类型和酶系酶系第2页,此课件共84页哦 药物在体内的吸收、分布、代谢及排泄过程的药物在体内的吸收、分布、代谢及排泄过程的动态变化。动态变化。药物药物吸收吸收分布分布代谢代谢排泄排泄药物转运生物转化生物转化消除消除一、药物的体内过程一、药物的体内过程:第3页,此课件共84页哦 崩解分散溶解崩解分散溶解(片片剂剂)(胶胶囊囊剂剂)(颗颗粒粒剂剂)(散散剂剂)(液液剂剂)(栓栓剂剂)代代 谢谢 肝肝 血血 液液 肾肾 粪粪中中排排泄泄 作用部位作用部位 组织组织 尿尿中中排排泄泄(肌肌肉肉、皮皮下下注注
2、射射)(透透皮皮)(口口含含片片)(吸吸入入)(静静注注)第4页,此课件共84页哦 药物的代谢转化,又称为药物的生物转化,药物的代谢转化,又称为药物的生物转化,它是指它是指体内正常不应有的外来有机化合物包括药物或毒物在体内正常不应有的外来有机化合物包括药物或毒物在体内进行的代谢转化。体内进行的代谢转化。1.药物代谢转化的概念:药物代谢转化的概念:药物药物转化转化毒性毒性 变小或变小或不变不变或或变大变大易于排泄易于排泄药理活性药理活性变小或变小或不变不变或或变大变大水溶性变大水溶性变大 或或变小变小药物药物不经转化不经转化以原形药直接排出以原形药直接排出二、药物代谢转化概述二、药物代谢转化概述
3、第5页,此课件共84页哦生物转化的概念definition of biotransformation机机体体对对内内、外外源源性性的的非非营营养养物物质质进进行行代代谢谢转转变变,使使其其水水溶溶性性提提高高,极极性性增增强强,易易于于通通过过胆胆汁汁或或尿尿液液排排出出体体外的过程称为外的过程称为生物转化生物转化(biotransformation)。The process of the chemical alteration of some nonnutritive substances by metabolic reaction in vivo.第6页,此课件共84页哦非营养物质非营养物
4、质:既不作为构建组织细胞的成既不作为构建组织细胞的成分,又不作为能源物质。分,又不作为能源物质。n生物转化的对象生物转化的对象objects of biotransformation内源性:内源性:如激素、神经递质、胺类等如激素、神经递质、胺类等外源性:外源性:如食品添加剂、药物、毒物等如食品添加剂、药物、毒物等非营养物质非营养物质nonnutritive substancesendogenetic:hormones、amines etc.extraneous:drugs、toxicant etc.第7页,此课件共84页哦肝是生物转化的主要器官;肝是生物转化的主要器官;肾、肺、胃、肠粘膜和胎盘
5、也有一定生物肾、肺、胃、肠粘膜和胎盘也有一定生物转化功能转化功能 。the main site of biotransformationLiver is the main organ for biotransformation,lung、kidney、gastrointestinal tract and skin have the function of biotransformation to some extent.2.药物代谢转化的部位:药物代谢转化的部位:第8页,此课件共84页哦细胞定位:细胞定位:主要是在肝细胞微粒体主要是在肝细胞微粒体 其次是在细胞的可溶性部分其次是在细胞的可溶性部
6、分 少数是在线粒体进行少数是在线粒体进行3.药物代谢酶:药物代谢酶:是指催化药物在体内代谢转化的酶系。是指催化药物在体内代谢转化的酶系。第9页,此课件共84页哦生物转化的意义生生物物转转化化可可对对体体内内的的大大部部分分非非营营养养物物质质进进行行代代谢谢转转化化,使使其其生生物物学学活活性性降降低低或或丧丧失失(灭灭活活),或或使使有毒物质的毒性减低或消除有毒物质的毒性减低或消除(解毒解毒)。通通过过生生物物转转化化作作用用可可增增加加这这些些非非营营养养物物质质的的水水溶溶性和极性,从而易于从胆汁或尿液中排出。性和极性,从而易于从胆汁或尿液中排出。肝的生物转化作用肝的生物转化作用解毒作用
7、(解毒作用(detoxification)第10页,此课件共84页哦4.药物代谢的研究方法: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。药物代谢和一般正常代谢的研究方法类似。动物离体实验动物离体实验临床观察临床观察动物整体实验动物整体实验 (血,尿,胆汁、组织、粪便)(血,尿,胆汁、组织、粪便)(组织切片、匀浆、细胞微粒体或离(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,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。分离和鉴定代谢转化产物。第11页,此课件共84页哦代谢产物分离、分析技术:代谢产物分离、分析技术:放射性核素技术等放射性核素技术等层
8、析法层析法气相色谱气相色谱高效液相色谱高效液相色谱毛细管电泳毛细管电泳磁共振磁共振质谱质谱气相色谱气相色谱-质谱联用质谱联用荧光分析荧光分析第12页,此课件共84页哦药物药物人人人人 体体体体小分子药物小分子药物 生生 理理 pH完全呈电完全呈电离状态离状态极性化合物极性化合物肾肾排出排出排出排出(少数)药物药物药物药物非极性化合物非极性化合物(脂溶性药物)(脂溶性药物)不电离不电离or部分电离部分电离血浆蛋白血浆蛋白(大多数)生物转化生物转化生物转化生物转化三、药物代谢转化的类型和酶系三、药物代谢转化的类型和酶系第13页,此课件共84页哦生物转化反应的主要类型生物转化反应的主要类型u 还原反
9、应还原反应u 水解反应水解反应u 结合反应结合反应u 氧化反应氧化反应药物代谢第一相反应药物代谢第一相反应药物代谢第一相反应药物代谢第一相反应(非结合反应)(非结合反应)药物代谢第二相反应药物代谢第二相反应药物代谢第二相反应药物代谢第二相反应(结合反应)(结合反应)第14页,此课件共84页哦n生物转化反应的特点转化反应的连续性转化反应的连续性: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。发生多种反应,产生多种产物。反应类型的多样性反应类型的多样性:同一种或同一类物质在体内也可进行多同一种或同一类物质在体内也可进行多种不同反应。种不同反应。解毒
10、与致毒的双重性解毒与致毒的双重性:一种物质经过一定的转化后,其毒性一种物质经过一定的转化后,其毒性可能减弱(解毒)可能减弱(解毒),也可能增强(致毒)。也可能增强(致毒)。第15页,此课件共84页哦(1)微粒体药物氧化酶系催化的反应类型)微粒体药物氧化酶系催化的反应类型有下列几种:有下列几种:6)脱硫代氧)脱硫代氧1)羟化)羟化2)脱烃基)脱烃基3)脱氨基)脱氨基4)S-氧化氧化5)N-氧化和羟化氧化和羟化(一)药物代谢第一相反应(一)药物代谢第一相反应(非结合反应)(非结合反应)1.氧化反应类型、酶系和作用机制氧化反应类型、酶系和作用机制氧化反应氧化反应最多见的生物转化反应最多见的生物转化反
11、应第16页,此课件共84页哦1)羟化)羟化可分为芳香族环上和侧链烃基的羟化,以及可分为芳香族环上和侧链烃基的羟化,以及脂肪族烃链的羟化。脂肪族烃链的羟化。苯苯OH酚酚CH2CONHHHOOOCH2CONHOH乙酰苯胺乙酰苯胺乙酰氨基酚乙酰氨基酚第17页,此课件共84页哦CH3CH3OOH甲基胆蒽甲基胆蒽致癌物致癌物第18页,此课件共84页哦2)脱烃基)脱烃基可分为可分为N-脱烃基、脱烃基、O-脱烃基、脱烃基、S-脱烃基脱烃基N-脱烃基脱烃基:是将仲胺或叔胺脱烃基生成伯胺和醛是将仲胺或叔胺脱烃基生成伯胺和醛O-脱烃基脱烃基:是将醚或酯类脱烃基生成酚和醛是将醚或酯类脱烃基生成酚和醛+HCHORNH
12、CH3RNHCH2 OHRNH2OCH3CONHOC2H5OCH3CONHOC2CH2OHCH3CHOCH3CONHOHS-脱烃基脱烃基:是将硫烃基转化为巯基和醛是将硫烃基转化为巯基和醛 +HCHORSCH3RSCH2 OHRSHO非那西丁非那西丁第19页,此课件共84页哦3)脱氨基)脱氨基 这种脱氨基与氨基酸氧化酶或胺氧化酶的脱氨基这种脱氨基与氨基酸氧化酶或胺氧化酶的脱氨基方式不同,它主要作用于不被胺氧化酶作用的胺类。方式不同,它主要作用于不被胺氧化酶作用的胺类。CH2ONH3CHNH2CH2CH2C(OH)NH2CH2CH2 CO CH2第20页,此课件共84页哦6)脱硫代氧)脱硫代氧4)
13、S-氧化氧化5)N-氧化和羟化氧化和羟化另:另:第21页,此课件共84页哦微粒体依赖微粒体依赖P450的加单氧酶系:的加单氧酶系:其中最重要的其中最重要的是依赖是依赖P450的加单氧酶的加单氧酶(monooxygenase)u 存在部位:存在部位:微粒体内微粒体内(滑面内质网滑面内质网)u 组组 成:成:Cyt P450,NADPH+H+,NADPH-细胞色素细胞色素 P450还原酶还原酶u 催化的基本反应:催化的基本反应:RH+O2+NADPH+H+ROH+NADP+H2O(2 2)微粒体药物氧化酶作用机制)微粒体药物氧化酶作用机制第22页,此课件共84页哦 基基本本特特点点:能能直直接接激
14、激活活氧氧分分子子,其其中中一一个个氧氧原原子子加加入入底底物物分分子子中中,另另一一氧氧原原子子被被还还原原为为水水,故故又又称为称为混合功能氧化酶。混合功能氧化酶。第23页,此课件共84页哦依赖依赖P450的加单氧酶的加单氧酶第24页,此课件共84页哦(3)其它氧化酶系)其它氧化酶系1)单胺氧化酶)单胺氧化酶 存在于线粒体,是催化胺类氧化为醛及氨,存在于线粒体,是催化胺类氧化为醛及氨,但芳香环上氨基则不被作用但芳香环上氨基则不被作用。RCH2NH2ORCHNHH2O RCHO+NH3第25页,此课件共84页哦2)醇和醛氧化酶)醇和醛氧化酶 存在于胞质和线粒体存在于胞质和线粒体CH3CH2O
15、HCH3CHONADP+2 H2ONADPH+H+O2乙醇乙醇-P450加单氧酶(诱导型)加单氧酶(诱导型)微粒体微粒体另:另:乙醇脱氢酶(组成型)乙醇脱氢酶(组成型)CH3CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+产生产生 ATP乙醇乙醇线粒体线粒体CH3COOHTAC u 醇醇氧化酶:氧化酶:催化醇类氧化成醛催化醇类氧化成醛第26页,此课件共84页哦醛氧化酶醛氧化酶催化催化H2O脱氢,将脱氢,将O 从从H2O 转移到底物转移到底物RCHO+NAD+H2O RCOOH+NADH+H+乙乙醇醇氧氧化化成成乙乙醛醛,乙乙醛醛是是有有毒毒的的,必必须须通通过过醛醛氧氧化化酶酶进进一步氧化成乙酸。
16、一步氧化成乙酸。3040%的人群中活性的人群中活性醛氧化酶醛氧化酶非常低。非常低。u醛氧化酶:醛氧化酶:催化醛类生成酸催化醛类生成酸胞液中胞液中第27页,此课件共84页哦(1)醛酮还原酶:)醛酮还原酶:功能:功能:能催化酮基或醛基还原为醇。能催化酮基或醛基还原为醇。存在部位存在部位:细胞可溶性部分细胞可溶性部分 催化的反应:催化的反应:CCl3CHOCCl3CH2OH三氯乙醛三氯乙醛三氯乙醇三氯乙醇NADPHH醛酮还原酶醛酮还原酶NADP2.还原反应还原反应第28页,此课件共84页哦还原产物:相应的苯胺类还原产物:相应的苯胺类 NNNHNHNH2H2N偶氮苯偶氮苯 NNH2NNH2SO2NH2
17、H2NNH2SO2NH2H2NNH2氨苯磺胺氨苯磺胺(抗细菌药物)(抗细菌药物)百浪多息百浪多息 (前体药物前体药物)氧化氧化苯胺苯胺(2)偶氮或硝基化合物还原酶:偶氮还原酶类:偶氮还原酶类:存在于肝微粒体存在于肝微粒体NADP第29页,此课件共84页哦NO2NONHOHNH2硝基苯硝基苯亚硝基苯亚硝基苯苯胲苯胲 (苯羟胺)(苯羟胺)苯胺苯胺氧化氧化还原产物:相应的苯胺类还原产物:相应的苯胺类 硝基化合物还原酶硝基化合物还原酶类:类:第30页,此课件共84页哦在在肝肝细细胞胞的的胞胞浆浆和和微微粒粒体体中中,有有多多种种类类型型的的水水解解酶,可以催化多种物质水解。酶,可以催化多种物质水解。有
18、些水解产物需要进一步的反应,才能排出。有些水解产物需要进一步的反应,才能排出。COOHOCOCH3COOHOHH2OCH3COOHCOOHOHHO葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸等结合产物等结合产物乙酰水杨酸(阿司匹林)水杨酸羟基水杨酸3.水解反应水解反应第31页,此课件共84页哦 所谓结合反应是指药物或其初步(第一相反应)所谓结合反应是指药物或其初步(第一相反应)代谢物与内源性结合剂的结合反应(第二相反应),代谢物与内源性结合剂的结合反应(第二相反应),它是由相应基团转移酶所转化的。它是由相应基团转移酶所转化的。结合反应一般是使药物毒性或活性降低和极性增结合反应一般是使药物毒性或活性降低和极性增加而易于
19、排出。所以它是真正的解毒反应。加而易于排出。所以它是真正的解毒反应。(二)药物代谢第二相反应(结合反应)(二)药物代谢第二相反应(结合反应)第32页,此课件共84页哦u结合反应的对象:结合反应的对象:u结合剂:结合剂:凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物或激素均凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物或激素均可发生结合反应可发生结合反应 强极性水溶性物质,如葡萄糖醛酸、硫酸、谷胱强极性水溶性物质,如葡萄糖醛酸、硫酸、谷胱甘肽、甘氨酸、乙酰基等物质或基团,此外还有甘肽、甘氨酸、乙酰基等物质或基团,此外还有甲基。甲基。第33页,此课件共84页哦2NAD+2NADH+2H+UDPG dehydrogenas
20、eOOHOHOHHHHHHOCH2UDPHOUDPGOOHOHOHHHHHHOCOOHUDPUDPGA葡萄糖醛酸结合反应葡萄糖醛酸结合反应最多见的结合反应最多见的结合反应 (尿苷二磷酸葡萄糖醛酸)(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸)(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸)(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸)结合反应的活性形式1.葡萄糖醛酸结合葡萄糖醛酸结合第34页,此课件共84页哦 许多药物如吗啡、可待因、樟脑、大黄蒽醌衍生物、类固醇许多药物如吗啡、可待因、樟脑、大黄蒽醌衍生物、类固醇(甾族化合物)、甲状腺素、胆红素等在体内可与葡萄糖醛酸结(甾族化合物)、甲状腺素、胆红素等在体内可与葡萄糖醛酸结合。合。它们主要是通过醇或酚羟基和羧基
21、的氧、胺类的氮、含硫化合它们主要是通过醇或酚羟基和羧基的氧、胺类的氮、含硫化合物的硫与葡萄糖醛酸的第一位碳结合成苷。物的硫与葡萄糖醛酸的第一位碳结合成苷。葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸转移酶转移酶OOHOHOHHHHHHOCOOHUDPUDPGAOOHOHOHHHHHHOCOOHOROCORHNRSROHRHOCORHHNRHRSUDP(微粒体)(微粒体)专一性低专一性低第35页,此课件共84页哦 葡萄糖醛酸结合物葡萄糖醛酸结合物葡萄糖醛酸结合物葡萄糖醛酸结合物都是水溶性的,因分子中引进了极性糖都是水溶性的,因分子中引进了极性糖分子,而且在生理分子,而且在生理pH条件下,羧基可以解离。所以葡萄糖醛条件下
22、,羧基可以解离。所以葡萄糖醛酸结合几乎都是活性降低,水溶性增加,易从尿和胆汁排出。酸结合几乎都是活性降低,水溶性增加,易从尿和胆汁排出。葡萄糖醛酸转移酶不能催化逆反应。葡萄糖醛酸转移酶不能催化逆反应。(微粒体)(微粒体)专一性低专一性低葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸转移酶转移酶OOHOHOHHHHHHOCOOHUDPUDPGAOOHOHOHHHHHHOCOOHOROCORHNRSROHRHOCORHHNRHRSUDP第36页,此课件共84页哦+UDPGAOH苯酚苯酚 CCOCCCOHOHOHHHHHHOHOOC+UDP苯苯-葡萄糖醛酸苷葡萄糖醛酸苷*催化酶:催化酶:葡萄糖醛酸基转移酶葡萄糖醛酸基转移酶(
23、UDP-glucuronyl transferases,UGT)举例:举例:举例:举例:UGT一般来说,酚羟基比醇羟基易于葡萄糖醛酸结合。一般来说,酚羟基比醇羟基易于葡萄糖醛酸结合。第37页,此课件共84页哦含硫氨基酸分解可产生硫酸根,半胱氨酸是主要来源含硫氨基酸分解可产生硫酸根,半胱氨酸是主要来源SO3-腺嘌呤腺嘌呤HOOPO3H2CH2OPOOHOPAPSPAPS的结构的结构PAPS带有活性硫酸根,带有活性硫酸根,是体内硫酸基的供体是体内硫酸基的供体SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷腺苷-5-磷酸硫酸磷酸硫酸)3 -PO3H2AMPSO3-(3-磷酸腺苷磷酸腺苷-5-磷酸硫酸,磷酸硫
24、酸,PAPS)+ATP2.硫酸盐结合硫酸盐结合第38页,此课件共84页哦*催化酶:催化酶:硫酸转移酶硫酸转移酶(sulfate transferase)*硫酸供体:硫酸供体:3-磷酸腺苷磷酸腺苷5-磷酸硫酸磷酸硫酸(PAPS)硫酸盐硫酸盐含羟基(酚、醇)含羟基(酚、醇)芳香族胺类的氨基芳香族胺类的氨基硫酸转移酶硫酸转移酶含硫酸酯结合物含硫酸酯结合物第39页,此课件共84页哦PAPS+PAP雌酮硫酸酯雌酮 HOOHO3SOO第40页,此课件共84页哦HS-CoACH3COSCoA+OCNHNH2NOCNHNHCOCH3N+异烟肼异烟肼(抗结核药物)(抗结核药物)乙酰异烟肼(无乙酰异烟肼(无活性)
25、活性)乙乙酰酰化化酶酶(乙乙酰酰转转移移酶酶)催催化化乙乙酰酰基基转转移移到到芳芳香香胺胺化化合物,使之失活并增加其水溶性。合物,使之失活并增加其水溶性。乙酰化酶系存在于肝和肾可溶性部分和线粒体。乙酰化酶系存在于肝和肾可溶性部分和线粒体。乙酰化酶系存在于肝和肾可溶性部分和线粒体。乙酰化酶系存在于肝和肾可溶性部分和线粒体。3.乙酰化结合乙酰化结合第41页,此课件共84页哦但有例外:但有例外:SO2NH2H2NCH3COSCoA+SO2NH2H2NCH3COHS-CoA+氨基苯磺胺氨基苯磺胺乙酰氨基苯磺胺乙酰氨基苯磺胺(在酸性溶液中溶解性降低)(在酸性溶液中溶解性降低)(从百浪多息产生)(从百浪多
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