药物分子的结构决定着活性、毒性和药代动力学性质。药物对机体的作用，会因药物结构的不同（甚至是微小变化）而引起不同的生物活性，为改变药代动力学性质而进行的结构改造，具有很大的自由度，但并非永远相辅相成。药物工作者们常常为了改善药物某方面的药代动力学性质而对另一种性质产生不利影响，因为药物的药代动力学性质也受到药物结构以外的一些因素的影响，如遗传、环境、生理、给药剂量与方式等。在新药研究中，侯选新药绝大部分在研发过程的某一时刻遭到淘汰，据统计其中约有40%～50%是因为药物代谢动力学的特性不合适，包括生物利用度太低或不稳定，半衰期过短或过长，存在活性药物代谢物，临床中多药合用时发现相互作用等。

在20世纪90年代，已出现药物的结构与代谢关系（Structure-Metabolism Relations，SMRs）的研究，简称构代关系的研究。该研究试图说明分子的性质，如立体构型（手性）、结构电性因素、亲水、亲脂性等对体内代谢反应（如反应的方向和反应的速率）的影响规律。

构代关系可采用定性和定量的方法进行研究，现也用三维定量的方法，以及用分子模型的计算机方法来研究。根据人们已得到的构代关系的知识，可以设计成计算机的专家系统，现已开发出一些软件。利用专家系统可对给出的化合物，预测可能的代谢物、代谢反应过程及相关的影响因素等。

除药物的化学结构以外，影响药物在体内生物转化的因素主要包括。

（1）遗传因素　人类对于药物的代谢有显著的个体差异，人种和种族的不同可能引起药物疗效、药物相互作用和药物毒性方面的差异。例如抗结核病药物异烟肼的N-乙酰化的生物转化作用有快速反应和慢速反应两种，是由于人种不同肝N-乙酰化转移酶活性不同，如北极纽因特人N-乙酰化转移酶活性高于埃及人，这种差别会造成异烟肼治疗结核病的不同效果：快速乙酰化使疗效降低，慢速者的毒副作用较大。药物基因组学主要强调遗传的多态性，这种多态性导致了药物代谢和处置方面的个体差异。随着药物基因组学的介入，药物治疗将基于患者的个体基因组成选择适当的药物治疗方案。

（2）环境因素　环境中的物质、其他药物及外源性生物素与代谢酶的竞争反应，以及有毒化学物质如一氧化碳、杀虫协同剂对酶的毒害都能改变酶的代谢。同时服用两种或两种以上的药物常常因为对酶的竞争作用引起显著的药物相互作用。例如临床上发现抗结核药利福平与口服避孕药的相互作用，利福平可诱导酶的活性，增加雌激素的代谢速率使其作用强度减弱，最终导致避孕失败。非甾体抗炎药保泰松能立体选择性地抑制抗凝血作用强的S-（-）-华法林的氧化代谢，引起凝血酶原过少，造成严重出血。

（3）生理因素　年龄是影响药物代谢的一个因素，特别是代谢功能不完善或受损伤的年幼或年老患者。例如甲苯磺丁脲被氧化代谢时，婴儿的半衰期比成年人要长很多，是因为婴儿的葡糖糖苷化功能低下。性别、激素水平、妊娠、疾病（特别涉及肝的疾病）和营养状况都能影响药物和外源性生物素的代谢。另外，许多物质都能影响药物的代谢，包括脂肪、蛋白、维生素和金属等。如低蛋白低脂饮食能减少微粒体代谢药物的能力，降低体内清除率，增加药物和外源性生物素的毒性。

（4）药效学因素　剂量、给药频率和途径，组织分布和蛋白结合都能影响药物的代谢。

因此，利用药物代谢研究的知识可以预测某些化合物有无继续研发的价值，也可以通过结构修饰和改造使其药物代谢及动力学性质得到改善。