New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Study Guide for Exam 3

by: Huiyu Li

Study Guide for Exam 3 PHCL2001

Huiyu Li
U of M

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

Basic Principles of Pharmacology: A Drug's Fantastic Voyage
Gregory Connell
Study Guide
50 ?




Popular in Basic Principles of Pharmacology: A Drug's Fantastic Voyage

Popular in Pharmaceutics

This 13 page Study Guide was uploaded by Huiyu Li on Tuesday December 15, 2015. The Study Guide belongs to PHCL2001 at University of Minnesota taught by Gregory Connell in Fall 2015. Since its upload, it has received 22 views. For similar materials see Basic Principles of Pharmacology: A Drug's Fantastic Voyage in Pharmaceutics at University of Minnesota.

Similar to PHCL2001 at U of M

Popular in Pharmaceutics


Reviews for Study Guide for Exam 3


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 12/15/15
Lecture: End of the Voyage: Drug Elimination/Renal Clearance (November 16th)   renal artery: Supply the kidneys with blood. cortex: Outer portion of the kidney.   medulla: Innermost part of the kidney.  ureter: The duct by which urine passes from the kidney to the bladder.  Glomerulus ­ a cluster of capillaries around the end of a kidney tubule, where waste products  are filtered from the blood.  Bowman’s capsule/space­ a capsule­shaped membranous structure (layer of epithelial cells)  surrounding the glomerulus of each nephron in the kidneys of mammals that extracts wastes,  excess salts, and water from the blood. Site of filtration.  *gave example of it is like a glove  around your hand* Podocyte ­ cells in the Bowman's capsule in the kidneys that wrap around capillaries of the  glomerulus. They keep large particles out and allow small molecules to be let in.   Collecting Duct ­ system of the kidney consists of a series of tubules and ducts that connect the nephrons to the ureter. It participates in electrolyte and fluid balance through reabsorption and  excretion. Nephrons drain into the collecting duct.  Nephrons­ each of the functional units in the kidney, consisting of a glomerulus and its  associated tubule, through which the glomerular filtrate passes before emerging as urine. Questions discussed in class: Q1 : What is the filtration rate in ml/min GFR if 20% of the cardiac output goes to kidneys and  20% of this is filtered? Cardiac output= 6L blood/minute= 3L plasma/minute 1/5 of cardiac output goes to renal artery (kidney): 3000ml*(1/5)= 600ml plasma/min 1/5 of plasma entering renal artery is filtered: 600ml*(1/5)= 120ml plasma/ min (GFR) Q2 : What causes a person to have low GFR? Kidney failure, low cardiac output, anaphylactic shock, low vessel tone (vessels dilate, lower  blood pressure) Q3 : Why is the GFR relevant clinically? Lifetime of drug in plasma may be in the body much longer (from toxic overdose) because of  low GFR.  Q4 : If a drug is able to bind to a plasma protein like albumin, what could be the effect on its  half­life? As long as the equilibrium is reversible, its half­life will extend Q5 : Approximately what volume of plasma is filtered daily in a healthy adult? 170 Liters daily. (120 ml/min x 60 min/day x 24 hours/day) Q6: If you were the pharmacologist developing drugs to lower blood pressure, what would be  some potential targets? Lowering Na+ transport, causes water to follow­> increasing the elimination of water in urine­>  lower blood volume­> lower blood pressure  Q7 : Why does alcohol consumption increase rate of urination? When alcohol is consumed, the body excretes the drug through renal function. The proximal  and distal tubules of the kidney undergo passive reabsorption depending on the pH levels. They also have antidiuretic hormones (ADH) produced from the hypothalamus and released from the  pituitary gland. The ADH controls the amount of water released from the kidneys into the urine.  Alcohol causes the tubular urine to be more alkaline which means the weak acid is being largely ionized and are thus excreted more rapidly. Alcohol also prevents the ADH from releasing which causes an increase in urine production.  Mechanism of uric acid ­  Lecture: Review of Exam 2/ Renal Clearance/ Liver Clearance (November 18th) Drug Clearance (C): the volume of plasma cleared of drug each minute to account for amount in urine.  C= (U*V)/P (ml/min) U­ concentration of drug in urine (mg/ml) V­ urine volume collected per min (ml/min) P­ concentration of drug in plasma (mg/ml) Drug Elimination:  Organic Anion Transporters (OATs): actively transport the drug into the nephron          i.e. Penicillin excreted by filtration and active transport, thus made it have a short half life,  so it would be safe even give a high dosage. Organic Cation Transporters (OCTs): also actively transports drugs into the nephron. Only  difference is it transports drugs that are organic bases rather than acids. Aspirin Toxicity: changes in acid­base balance 1. Increased O2 consumption and CO2 production as a result of uncoupling of oxidative  phosphorylation; 2. Increased O2 consumption stimulates respiration balancing production and maintaining plasma  CO2; 3. Salicylates directly stimulate the respiratory center in the medulla resulting in hyperventilation;       4.  Compensated by renal excretion of bicarbonate (compensated respiratory alkalosis);       5.  After toxic doses or prolonged exposure, salicylates have a depressant effect on the                medulla; What conditions favor increased elimination through urine?         To increase drug elimination through urine, give a charged form of the drug. Ex: ● give a weak base to force drug into the negatively charged form ● give under acidic conditions to force into positive form Lecture: Drug Biotransformation Part 1 (November 23rd) What is a pharmacokinetic explanation for the generalization that consuming no more than one  standard alcoholic drink every hour will keep the blood­alcohol level from rising no matter the  starting level? Alcohol dehydrogenase actually saturates at a very low EtOH concentration which results in  zero order kinetics. Under zero order kinetics most people metabolize 1 drink per hour. As long  as consumption rate is less than this the plasma concentration should not rise. first order kinetics ­ The amount of drug that is metabolized/excreted in a given unit of time is  directly proportional to the concentration of drug in systemic circulation   zero order kinetics ­ Saturation kinetics. The rate of absorption or elimination is constant. Based  on transporters. Amount of drug absorbed or eliminated is a linear function of the time elapsed,  not exponential.  Biotransformation (affect enzyme) vs. Metabolism (increase water solubility) Phase I reactions­ add in a functional group. Usually a hydroxyl­OH group (Sometimes  increases metabolism but also has a chance of increasing hydrophobic property of the drug  decreasing elimination of drug). Phase II reactions­ add in highly water soluble group to functional group­ usually hydroxyl group (Increases metabolism of drug, makes drug more water soluble). Biliary Secretion ­ drugs moved/transported in bile ducts in the liver. Water soluble drugs  eliminated through feces in this process. Clearance (total) ­ Clearance (renal) + Clearance (hepatic) + Clearance (other)  Lipid soluble drug not eliminated efficiently, secreted into the bile ducts, reabsorbed back into  the livers Drug clearance: volume of plasma filtered at the glomerulus per minute that would be needed to account for the amount of the drug in the urine Describe a complete route through which the following drug could be efficiently eliminated from  the body: The drug undergoes phase one biotransformation which is the hydroxylation of the drug via  cytochrome p450’s. This adds a functional group such as an hydroxyl group. It then needs to  undergo phase 2 biotransformation in order for the drug to be efficiently excreted.  Lecture: Drug Biotransformation Part 2 (November 25th) 1. A patient who recently began taking phenytoin, an anti seizure drug, ended­up pregnant even  though she was taking oral contraceptives.  Provide a possible pharmacokinetic explanation. P450 can be induced in undesirable and unpredictable ways. Drugs that are hydrophobic or  lipophilic can bind to xenobiotic (foreign material with no purpose of being in the body). The  phenytoin induces CYP3A4 and CYP2C19. Estrogen is biotransformed by CYP3A4, causing the half life of estrogen to decrease.  2. .  What is a pharmacokinetic explanation for alcoholics being able to consume more alcohol  with fewer side effects than the occasional drinker? Ethanol induces CYP450 2E1 which oxidizes alcohol to acetic acid. 3.  A patient who is taking 6­mercaptopurine for the treatment of leukemia is prescribed  allopurinol for the treatment of gout. Provide a pharmacokinetic explanation as to why the  patient died. People who overproduce uric acid take allopurinol to inhibit xanthine oxidase. This can be used  to treat people with gout. 6­mercaptopurine is normally metabolized (biotransformed) by  xanthine oxidase, allopurinol inhibit xanthine oxidase. They both compete for binding. The  leukemia drug builds up toxic levels in the plasma and kills the patient.  Lecture: Pharmacogenetics (November 30th) Pharmacogenetics: The study of the role of inherited and acquired genetic variation in drug  response. Genotype: unit of heredity, genetic makeup of a person.  Phenotype: traits you can see in someone  Genome: the haploid set of chromosomes in a gamete or microorganism, or in each cell of a  multicellular organism. the complete set of genes or genetic material present in a cell or or  ganism. Inheritance: Born with the trait, comes from parents. Acquired genetic variation ­  acquired later on in life (ex: cancer) Unit heredity:  Blending heredity: the expression in offspring of phenotypic characters (as pink flower color  from red and white parents) intermediate between those of the parents; also : inheritance in a  now discarded theory in which the genetic material of offspring was held to be a uniform blend  of that of the parents. Superficial traits: Traits you can observe. Influenced by genetic variation and multiple different  loci (different genes).  Manhattan Plot: genome (x­axis). Probability, P­Value (y­axis). On chromosome #11, the  CYP2C9 is located. Think of it like this ­ the taller the building, the more likely the “T­test” is not  due to chance. Association ­  people who have variations at these loci.  Example: warfarin. very narrow therapeutic index (too much or too little could be fatal), so  CYP2C9 is the therapeutic approach.  Association Loci ­  only looking where they want to look, don’t know about other places to look  so they don’t look there.  Unbiased search: looks at the whole genome, “genome wide association,” association predicts  cause and effect, does not prove the association, con: takes time/money Candidate search: have an idea of where it is so you look there, con: only going to find  something where you’re looking, you might miss something somewhere else Take home message: Why establish association? ● make more accurate predictions about who should take a drug, who shouldn’t, how much they  should take, an alternate drug they should take, etc. (drug resistance, drug induced toxicity,  dosage requirements) Know this cycle: The liver uses vitamin K to make blood clotting proteins. In doing so, vitamin K plays a role in your body's natural clotting process. Warfarin works against vitamin K. Specifically, warfarin reduces your liver's ability to use vitamin K to produce normally functioning forms of the blood clotting proteins. By reducing the liver's ability to use vitamin K to produce normally functioning forms of the blood clotting proteins, warfarin reduces your risk of forming a blood clot. So how does my intake of vitamin K affect warfarin therapy? A significant change in your intake of vitamin K can result in a significant, and potentially dangerous, change in your INR. For example, if you reduce the amount of vitamin K in your diet, your INR will increase. Also, reducing the amount of vitamin K in your diet may make it more difficult to manage your warfarin therapy. Patients who have a low intake of vitamin K have been found to have more fluctuation in their INR, which is the test used to measure the effect of warfarin and to adjust the dose of warfarin.  Variable Outcomes ­  drug resistance, toxicity, need more than normal amount. By studying this relationship, there are better outcomes in patients. Know the study of hospitalization in patients with VKORC1:    Know   this   process:    Patients   with   Reduced   UGT1A1   Activity.  Individuals   who   are homozygous for the UGT1A1*28 allele are at increased risk for neutropenia (abnormally low count of a certain type of white blood cells that helps to fight off infections) following initiation of CAMPTOSAR treatment. A reduced initial dose should be considered for patients known to be homozygous for the UGT1A1*28 allele(see DOSAGE AND ADMINISTRATION). Heterozygous patients (carriers of one variant allele and one wild­type allele which results in intermediate UGT1A1 activity) may be at increased risk for neutropenia; however, clinical results have been variable and such patients have been shown to tolerate normal starting doses. Lecture: Drug Discovery (December 2nd) FDA Mission Statement ­  (does not include dietary supplements) Safety, Efficacy and Security. Aspirin ­ Main drug people were taking in 1905.  *In the early 1900s, congress passed the Pure Food & Drug Act ­ foods/drugs had to be what  they were labeled as.  (nothing about safety and efficacy) *”Shirley Amendment” of 1910 ­ prohibits knowingly false therapeutic claims.  *1938 (30 years later), Food Drug & Cosmetic Act = requires drugs be shown to be safe prior to  approval  (after the sulfanilamide tragedy ­ sweet, oral drug  caused 100 children’s deaths from  liver failure).  *Durham­Humphrey Amendemnt, 1951 ­ distinction between OTC and prescriptions. *Kefauver­Harris Amendment, 1962 ­ proves drug efficacy because of thalidomide diaster. (thalidomide disaster ­ was marketed as depression drug. It affected pregnancies by shortening  arms/legs of babies) When testing drugs in mice it is hard for them to test for efficacy.  ­Subacute toxicity : tested the Max Tolerated Dose, which is the max amount to give a mouse  everyday where they won’t fail to thrive.  Lecture: Drug Developement (December 7th) History of Drug Development: ­ Early days used natural products ­ Aspirin was the birth of modern drug industry ­ Sulfanilamide: triumph and tragedy ­ Thalidomide disaster US Drug Law: ­ Pure food and drug act of 1906 (just remember early 1900s) ­ 1911 US vs Johnson, supreme court rules that the 1906 act does not prohibit false therapeutic  claims but only false and misleading statements about the ingredients or identity of a drug. ­ 1912, Congress enacts the Sherley Amendment to overcome the US vs Johnson. Prohibits  labeling medicines with knowingly false therapeutic claims intended to defraud the purchaser  (which was difficult to prove).  ­ 1938, Food Drug and Cosmetic Act. (after the Sulfanilamide tragedy) Required drugs to be  shown to be safe prior to approval.  Subjects being tested ­ not patients, because in an experiment they are not sick people trying  to get better.  Phase I Trial ­  Who to do phase I trials on ­ young, healthy adults who volunteer (informed consent given). This is because they more likely need the money to get paid, probably healthier than older adults  (greater safety margin).  *** safety is the sole goal! (rarely efficacy tested in phase I) watching for adverse effects ( like high bp, high hr, hypertension, mood, nausea) IRB ­ makes sure the subjects being tested are protected and that the tests are ethical.  Waited for FDA to either approve or deny to go on to phase II trials.  Phase II Trial ­  Efficacy and safety tested. Use people that would benefit the most from this trial (have the disease the medication is  treating) 100­300 participants Phase III Trial ­  Make sure people are not reporting wrong therapeutic problems than what really happens.  double blind = placebo controlled 1000­3000 participants Post­Marketing Surveillance (Phase IV Trials) ­ “med watch” ­ must report any known adverse effects or drug­drug interactions Lecture: Toxicology (December 9th) Many overdoses of opioid drugs because of prescriptions. Mainly middle­age to older people  most commonly affected. Common Toxic Mechanisms: Reversible binding Receptor mediated:  Opiate overdose Nonspecific:  Heavy metals Electrophilic attack Reactive electropositive regions within molecules Acetaminophen Free radical generation Reactive unpaired electrons Paraquat, ionizing radiation Xenobiotic metabolism Metabolic activation: Aflatoxin, methanol, diethylene glycol Inhibition or induction of metabolism Allergy Most drugs too small, but peptide and proteins immunogenic Drugs linked to proteins may be immunogenic Naloxone/Narcan/Naltrexone ­ Treat acute opiate exposure, don’t need a prescription for this  medication. Its mechanism is that it is more potent and has a higher affinity antagonist.  If a person goes into respiratory depression, they are given this drug and then they can start  breathing again because of the agonist properties. Also gives them acute withdrawal and makes brings them down from their “high”.  Carbon Monoxide ­ poisoning. Hemoglobins carry oxygen, carbon monoxide replaces the  oxygen and takes over the cells. Carbon monoxide binds reversibly to Hemoglobin   It is produced by automobiles, space heaters, furnaces.  When the levels are above 20% coHb will die, below that level people can live.  It can be reversible, at 2.5 atm and 1 atm.  Acetaminophen ­ Tylenol. Could unintentionally cause an overdose because APAP is in so  many drugs.  Causes liver failure (one symptom we talked about with this is jaundice). (Know this process, don’t need to memorize the structures but know what they are doing) When given a therapeutic dose of APAP, 90% of acetaminophen(APAP) becomes glucuronide through phase II metabolism. 10% goes through the toxic intermediate because of CYP450. Then glutathione converts the toxic intermediate to a non­toxic form. (cysteine conjugate) When a person overdoses acetaminophen (a high dose), the phase II enzymes become saturated. This causes the CYP450 to be converted more to the toxic intermediate. Their livers run  out   of   glutathione  when  they  overdose.   Doctors  will  then   give  a   person  NAC  (N­ acetylcystein) so that they can live. NAC has a high LPC which can get into the cells to replenish the glutathione levels. Doctors cannot give the patient glutathione because glutathione does not have a high enough lipid partition coefficient so they cannot get into the cells. 


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

50 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Amaris Trozzo George Washington University

"I made $350 in just two days after posting my first study guide."

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.