biotransformacija ili metabolizam lijekova, kemijska promjena lijeka zbog njegova prolaska kroz organizam. Zbiva se između apsorpcije lijeka u opću cirkulaciju i njegove eliminacije iz organizma. Glavni je organ metabolizma lijekova jetra, a znatnu aktivnost u tom procesu pokazuju i probavni sustav, pluća, koža, bubrezi te mozak. Iako se biotransformacija lijeka može odvijati spontano u nekataliziranim kemijskim reakcijama, većinu transformacija kataliziraju specifični enzimi smješteni u endoplazmatskom retikulumu, Golgijevu aparatu, lizosomu, citosolu, mitohondrijima, jezgrinoj ovojnici ili staničnoj membrani pri čem se tvari topive u lipidima prevode u vodotopive pa se izlučuju mokraćom. Izlučivanje bubrezima ima središnju ulogu u dovršavanju biološke aktivnosti nekih lijekova, napose polarnih molekula (imaju funkcionalne skupine koje pri fiziološkom pH gotovo potpuno ioniziraju) i onih manje molekulske mase. Mnogi lijekovi nemaju takva fizikalno-kemijska svojstva, napose farmakološki aktivne organske molekule koje mogu biti lipofilne, neionizirane ili samo djelomično ionizirane pri fiziološkom pH: one se tipično resorbiraju iz glomerularnoga filtrata, odnosno primarne mokraće. Primjerice, lipofilni barbiturati imali bi dugačak poluvijek eliminacije (vrijeme potrebno da se količina lijeka u organizmu smanji za polovicu) da ne prolaze metaboličku pretvorbu u spojeve topljivije u vodi.
Reakcije biotransformacije dijele se na dvije faze. U reakcijama I. faze lijek se najčešće prevodi u polarniji metabolit uvođenjem ili izlaganjem specifične funkcionalne skupine (npr. reakcijama deaminacije, desulfuracije, epoksidacije, hidrolize, oksidacije, redukcije) i ti su metaboliti često inaktivni, dok u reakcijama II. faze, lijek ili njegovi metaboliti konjugiraju s nekom endogenom supstancijom, npr. s različitim kiselinama (glukuronska, octena, sumporna kiselina, aminokiseline), glutationom, vodom, S-adenozilmetioninom, i tako nastaju konjugati lijeka, odnosno polarne molekule koje se lakše izlučuju. Reakcije II. faze katkad mogu prethoditi reakcijama I. faze. Više od 70% različitih ksenobiotika i lijekova lipofilnih svojstava metabolizira se u reakcijama I. faze, a od toga gotovo 90% svih oksidativnih reakcija katalizira enzimski sustav citokroma P450.
Doza lijeka i učestalost primjene potrebne za postizanje djelotvornih terapijskih koncentracija razlikuju se među pojedinim pacijentima zbog individualnih razlika u distribuciji i brzini metabolizma i izlučivanja lijeka. (→ farmakogenetika)
