2.3.1 基本概念和一般机理
外源化学物在生物机体中发生的系列化学变 化过程称为生物转化（biotransformation）或代 谢转化，代谢转化所形成的衍生物或分解产物称 为代谢物（metabolite）。
主要代谢器官：肝脏 肝外代谢：肺、肾、肠道、脑、皮肤、睾丸、
卵巢、肾上腺以及胎盘等其它组织器官。
[O]
X R-CH-OH
R-CHO
+
HX
DDT DDE DDA
7）N—羟化反应
外源化学物氨基（-NH2）上的一个 氢与氧结合的反应。
C 6H 5N2H [O ] C 6H 5N2O H(N H 羟基 )
OH
不致癌 NH2
NH2 NHOH
致癌
8）脱硫反应
有机磷化合物可发生这一类反应，使 P=S基变为P=O基，如对硫磷转化为对氧磷， 毒性增大。
2）醛脱氢酶催化的反应 在辅酶I参与下，可催化醛类氧化生成相应 酸类。
RC N H A H 2 O O D 醛 脱 R 氢 C 酶 N OA O H D
3）胺氧化酶催化的反应 有单胺氧化酶、二胺氧化酶，将胺类氧
化成醛类，并释放出NH3
RC 2NH 2H [O ] RCH N3H O
另方面：原有生物活性/毒性有一定程度的降低/ 完全丧失。
第二相反应（phase II reaction） ： 特点：外源化学物理化性质和生物活性进一步变化。
大多数：极性增强，易于排泄； 少数：毒性反而增强，甚至参与体内的脂肪合成 过程，对机体造成损害。
2.3.2 反应类型
2.3.2.1 氧化反应
含 卤 素 基 团 还 原 反 应
无 机 化 合 物 还 原
1）羰基还原反应
醛类和酮类可分别还原成伯醇和仲醇。
RCHO 醛
RCH2OH 伯醇
RCO R'
酮
RCHO HR'
仲醇
醇脱氢酶
C H3C H2O H
乙醇
C H3C HO
乙醛
2）含氮基团还原反应
硝基还原反应
NO2
NO
NHOH

NH2
硝基苯 亚硝基苯 苯羟胺 苯胺
生物转化过程的两个阶段与反应类型
氧化
生 物
还原
转 化
水解
结合
引入极性基团， 增加分子极性
第一相反应 外源化学物
第二相反应 排出体外
与内源亲水物质结 合，增加亲水性
第一相反应（phase I reaction） ： 特点：外源化学物的理化性质发生变化。
一方面：分子中出现各种极性基团，使分子极性 增强，水溶性增强，易于排出体外；
2.3.2.2 还原反应
机体内发生还原反应的条件：
还原性化学物/代谢物在组织细胞中积聚形成 局部的还原性环境；
外源化学物在生物转化过程中，可接受电子， 以至于被还原；
氧化还原反应中，可逆反应即为还原反应的 方向。
还原反应
羰 基 还 原 反 应
含 氮 基 团 还 原 反 应
含 硫 基 团 还 原 反 应
氧化反应
MFOs氧化的反应
非MFOs氧化的反应
脂 肪 族 羟 化 反 应
芳 香 族 羟 化 反 应
环 氧 化 反 应
N脱 烷 基 反 应
O脱 烷 基 反 应
S-
脱 烷 基 反 应
N羟 化 反 应
金 属 脱 烷 基 反 应
S氧 化 反 应
脱 硫 反 应
氧 化 脱 卤 反 应
醇醛胺 脱脱氧 氢氢化 酶酶酶 催催催 化化化 反反反 应应应
在N-、S-、O-上带有短链烷基的化学物， 易被羟化，进而脱去烷基，而大链稳定。
RNH C3 H [O] RN（ 2 H脱烷 基 H产 CH 物 O
R O C3 H [O ] RO (脱 H烷 ) H 基 C ( 产 C H 3 被 H 物 O羟)化
R S C3H [O ] R( S 脱 H烷 )H 基C ( 产 C H 3 被 H 物 O羟)化
9）S-氧化反应
硫醚类化合物代谢产物为亚砜、亚砜 继续代谢为砜类。
R S R [ O ] R S R ( 亚 O ) [ O ] R S 砜 2 R ( O 砜 )
2.非MFOs催化的氧化反应
1) 醇脱氢酶催化的反应 伯醇类氧化形成醛类; 仲醇类氧化形成酮类。
RC2O HH NA(D 氧化型)辅 醇 酶 脱 氢 Ⅰ R 酶CH NOAD H H (RC2O HH NA D (氧 P 化型) 辅 醇 脱 酶 氢Ⅱ R 酶CH NOADP H H ）
1.MFOs催化的氧化反应
微粒体混合功能氧化酶系 MFOs(microsomal mixed function oxidase system)：
主要存在于肝细胞内质网中，其特异性很低，进入体内 的各种环境化学物几乎都要经过这一氧化反应而转化为氧 化产物。
氧化酶系组成： 微粒体细胞色素P-450依赖性单加氧酶 微粒体细胞色素b5依赖性单加氧酶、 还原型辅酶Ⅱ细胞色素P-450还原酶、 还原型辅酶I细胞色素b5还原酶 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）单加氧酶 环氧化物水化酶
RC 3 H [O] RC 2O HH
2）芳香族羟化反应
芳香环上的H被氧化形成-OH。
[O ] C 6 H 5 R R C 6 H 4 O H
3）环氧化反应
外源化学物（脂肪族烃类、芳香族烃类、 烯烃类）的两个碳原子与氧原子形成桥式结 构，即形成环氧化物。
O
H O H H
O H
4）氧化性脱烷基反应
5）氧化性脱氨反应
伯胺类、仲胺类化学物在邻近氮原子的 碳原子上进行氧化，脱去氨基，分别形成醛 类和丙酮类化合物。
RC2H N2H [O ] RC(醛 H )N O3H (脱去)的
6）氧化性脱卤反应
卤代烃类化学物可先转化为不稳定的中 间代谢产物，即卤代醇类化合物，再脱去卤 族元素。
R-CH2X
偶氮还原反应 R-N=N-R’ R-NH2+R’NH2
脂溶性偶氮化合物：易被肠道吸收，主要在肝微粒 体和肠道中还原；
非脂溶性偶氮化合物：不易吸收，主要在肠道中被肠 道菌丛还原。
3）含硫基团还原反应
MFOs氧化的特点：
利用细胞内的分子氧，即需要一个氧分 子，其中一个氧原子将结合到底物分子中， 另外一个氧原子还原为H2O。
反应：
MFOs
RH +NADPH + H+ + O2
ROH +H2O+NADP+
底物 还原型辅酶Ⅱ
氧化产物
1）脂肪族羟化反应
脂肪族化合物侧链（R）末端倒数第一 个或第二个碳原子发生氧化，形成羟基。