Биоорганическая химия / Каминская Л.А.. Биоорганическая химия. Справочник-Словарь основных терминов и понятий
.pdfМинистерство здравоохранения и социального развития РФ ГБОУ ВПО УГМА Уральская государственная медицинская академия
Л. А.Каминская
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Справочник – словарь основных терминов и понятий
Учебное пособие
Екатеринбург
2011
УДК : 577.1 ( 035 : 038)
Каминская Л.А.
Биоорганическая химия. Справочник-Словарь основных терминов и понятий.Учебное пособие.- Екатеринбург: УГМА, 2011-266 с.
ISBN 978 - 5 - 89895 - 474 -1
Учебное пособие входит в единый учебно-методический комплекс по химии (раздел биоорганическая химия). Написано в соответствии с государственными образовательными стандартами ВПО по специальностям 060101лечебноедело, 060103педиатрия, 060104-медико-профилактическое дело, 060105-стоматология, примерной программой по химии (раздел биоорганическая химия) для студентов медицинских вузов. Предназначен для самоподготовки студентов очного, заочного обучения и слушателей послевузовского образования.
Ответственный редактор док.мед.наук.В.Н.Мещанинов
Рецензент д. х.н. В.Д. Тхай
ISBN 978 - 5 - 89895 - 474 - 1 |
©УГМА, 2011 |
|
© Каминская Л. А. |
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
ГЛАВА 1.Теоретические основы биоорганическойхимии |
|
: природные |
|
||||||
низкоивысокомолекулярные биологическиактивные вещества, |
|
||||||||
лекарственныепрепараты (А – Я)............................................................................................. |
|
|
|
|
7 |
||||
ГЛАВА 2............................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
212 |
|
2.1Мономеры. |
(А-Я) ..................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
212 |
||
2.2Полимеры. |
...............................................................................................................................216 |
||||||||
Конфигурация |
полимеров...................................................................................................... |
|
|
|
|
|
218 |
||
Методы (приемы) проведенияполимеризации .................................................................... |
|
|
|
219 |
|||||
Механизмы |
полимеризации |
................................................................................................... |
|
|
|
|
220 |
||
Физическое |
состояние полимеров.......................................................................................... |
|
|
|
|
226 |
|||
Степень |
полимеризации .......................................................................................................... |
|
|
|
|
|
226 |
||
Физико |
-химическиесвойства полимеров.............................................................................. |
|
|
|
227 |
||||
Фракцииполимеров ................................................................................................................. |
|
|
|
|
|
228 |
|||
Остаточный |
мономер............................................................................................................... |
|
|
|
|
|
228 |
||
2.3. Превращения( |
метаболизм) полимеровв организме............................................................ |
|
|
|
228 |
||||
2.4Санитарно. |
-химическиеисследованияполимеров ................................................................ |
|
|
|
229 |
||||
2.5Требования. ,предъявляемые |
к полимерам, используемымв медицине и |
|
|||||||
материалам |
на их основе......................................................................................................... |
|
|
|
|
|
229 |
||
2.6.Химические |
ифизическиесвойства |
природных исинтетическихполимеров |
, |
||||||
применяемыхв |
медицинскихцелях |
(А-Я) .......................................................................... |
|
|
|
230 |
|||
ПРИЛОЖЕНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|||
Классификацияорганическихсоединений |
................................................................................ |
|
|
|
241 |
||||
Номенклатура биоорганическихсоединений |
............................................................................. |
|
|
|
241 |
||||
Структурные формулы аминокислот организма....................................................................... |
|
|
|
245 |
|||||
Сведения оприродных аминокислотах иихпроизводных( |
таб.8) ........................................... |
|
248 |
||||||
Карбоновые кислоты СnН2nО2 (таб.9)........................................................................................ |
|
|
|
|
249 |
||||
Значения рКа биоактивныхкарбоновых |
кислот (таб.10)........................................................... |
|
|
|
250 |
||||
Основные свойства некоторых азотсодержащих соединений( |
Таб. 11).................................. |
250 |
|||||||
Исторические даты знаменательных открытий |
|
|
|
|
|||||
в области биоорганическойхимии |
............................................................................................... |
|
|
|
|
251 |
|||
Исторические даты исследования структуры ДНК.................................................................... |
|
|
|
253 |
|||||
ЛауреатыНобелевских премийв |
области химии........................................................................ |
|
|
|
254 |
||||
ЛауреатыНобелевских премийв |
области медицины ифизиологии ......................................... |
|
262 |
||||||
Литература |
............................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
265 |
|
3
ВВЕДЕНИЕ
Предлагаем нашим уважаемымстудентам |
и коллегам, |
работающим в сфере |
||||||||
медицины, «Справочник-словарь» |
по биоорганической химии, которыйможет |
|||||||||
успешно использоваться |
как учебное |
пособие в течение |
двух |
первых курсов |
||||||
обучения в медицинском вузе,а далее как справочное пособие. |
|
|
||||||||
В курсе химии |
(раздел биоорганическая |
химия ) много особых терминов и |
||||||||
понятий, вошедших |
естественным |
путем и в другие науки: |
биологию, |
генетику , |
||||||
биохимию, |
физиологию, |
фармакологию, лабораторную |
диагностику, |
которые |
||||||
встречаются в современнойклинической |
медицинской литературе, |
потому что все |
||||||||
вышеназванные области человеческих |
знаний |
тесно переплетены между собой, |
||||||||
имеют общий предмет исследования |
-живую природу, и |
касаются одной главной |
||||||||
проблемы - сохранение здоровья живущих людейибудущих |
поколений. |
|
||||||||
Все |
процессы |
|
жизнедеятельности |
основаны |
|
на |
генетически |
|||
детерминированных |
химических |
|
(биохимических) |
процессах |
превращения |
|||||
нескольких сотен веществ, которые получили название биоорганические
соединения. Еще древние заметили, что «natura nihil facit (frustra» |
природа ничего |
|||
не делает напрасно). |
|
|
|
|
В «Справочнике- |
словаре» можно ознакомиться в соответствии с программой |
|||
высшего медицинского образования с 400 |
основнымитерминами, |
понятиями, |
||
составляющих основу |
биоорганической |
химии. Содержатся |
сведения о |
|
физических, химических свойствах важнейших биоорганических соединений, участвующих в метаболических процессах в организме, лекарственных препаратах,
медицинских полимерных |
материалах, механизмах |
биохимических реакций, |
физико-химических методах исследований, качественных |
реакциях, применяемых в |
|
медицинской лабораторно- |
диагностической практике. |
Включены термины других |
вышеозначенных наук и материалы курса лекций по биоорганической химии для студентов 1 курса УГМА.
В «Справочнике -словаре » 2главы . Термины расположены по алфавиту. Если понятие включено в «Справочник-словарь», то при первом упоминании в другом тексте его выделяют шрифтом. В случае, если для одного понятия употребляются несколько терминов, они обозначены ссылкой, в какой статье следует посмотреть. Для многих иностранных терминов дано объяснение происхождения (лат., англ. и др.) Обратите внимание на раздел« Приложение», там изложены сведения о классификации, номенклатуре и исторических путях развития отдельных направлений биоорганической химии и ее связи с медицинскими исследованиями.
Позвольте пожелать успехов,счастливогожизненного пути с девизом:
«Per sciеntiam – ad salutem aegroti» -
Посредством знания – к здоровью больного
С уважением Л.Каминская
Выражаю благодарность коллегам за ценные замечания и помощь в оформлении.
4
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ, ПРИНЯТЫХ В БИООРГАНИЧЕСКОЙХИМИИ,БИОЛОГИИ,БИОХИМИИ
АДФ (ADP) - аденозиндифосфат |
|
|
||||
АМФ (AMP)аденозинмонофосфат- |
|
|
||||
цАМФ (cAMP ) – циклический аденозинмонофосфат |
|
|||||
А.О. –азотистые основания |
|
|
|
|||
АТФ(AТP) – аденозинтрифосфат |
|
|
||||
БАД – биологичесакиетивные |
добавки |
|
||||
ВМС– высокомолекулярное соединение |
|
|||||
ГДФ (GDP)- гуанозиндифосфат |
|
|
|
|||
ГМФ (GMP)– |
гуанозинмонофосфат |
|
|
|||
цГМФ (cGMP) - циклический гуанозинмонофосфат |
|
|||||
ГТФ (GTP)-гуанозинтрифосфат |
|
|
|
|||
ДАГ– |
диацилглицерин |
|
|
|
|
|
ДНК (DNA)дезоксирибонуклеиновая– |
кислота |
|
||||
ИКС (IRS) – инфракрасные спектры |
|
|
||||
ИТФ - инозитолтрифосфат |
|
|
|
|||
НАД+(NAD+) -никотинамидадениндинуклеотид(окисленная |
форма) |
|||||
НАДН + Н+(NADH + Н+) -никотинамидадениндинуклеотид |
|
|||||
(восстановленная форма) |
|
|
|
|
||
НМС– |
низкомолекулярное соединение |
|
|
|||
ПМР(PMR)– |
протонный магнитный резонанс |
|
||||
ПОЛ(POL)перекисное- |
окисление липидов |
|
||||
РНК (RNA)рибонуклеиновая– |
кислота |
|
|
|||
иРНК,мРНК(mRNA)информационная– |
(матричная) |
|
||||
рибонуклеиновая кислота |
|
|
|
|
||
тРНК (tRNA) – транспортная рибонуклеиновая кислота |
|
|||||
СРО (FRO)– свободно-радикальное окисление |
|
ТГ (TAG)– триглицерид,триацилглицерин |
|
УДФ-гл - уридилдифосфатглюкоза |
|
УТФ – уридилтрифосфат |
|
УФ (UV)– ультрафиолет |
|
УФС (UVS) – ультрафиолетовые спектры |
|
ФАД (FAD)– флавинадениндинуклеотид (окисленная форма) |
|
ФАДН2 (FADH2) –флавинадениндинуклео(восстановленнаяид |
форма) |
5
ФАФС (PAPS) – фосфоаденозилфосфосульфат
ХС– холестерин(холестерол |
) свободный,неэтерифицированный |
ХЭ – холестерин(холестерол |
) этерифицированный |
ЯМР (NMR)ядерный– магнитный |
резонанс |
(В скобках для ряда соединений указана распространенная английская аббревиатура )
Обозначения, принятые для механизмов реакций
А (addition)присоединение- |
|
|
АЕ -электрофильное |
присоединение |
|
АNu - нуклеофильное |
присоединение |
|
АR - радикальноеприсоединение |
|
|
E (elimination) - элиминирование,отщепление |
, удаление |
|
S (substition) - замещение |
|
|
SЕ -электрофильное замещение
SNu -нуклеофильное замещение
SR - радикальноезамещение
6
ГЛАВА 1.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ: ПРИРОДНЫЕ НИЗКО - И ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
|
Vade mecum |
( |
Идисо мнойзаглавие путеводителей) |
А
Аденин |
- азотистое пуриновое |
основание |
(6-аминопурин) |
С5Н5N5. |
|||
Бесцветные кристаллы, Т плавл. 360-365 |
оС (с разложением). Плохо растворим в |
||||||
холодной воде, |
хорошо в горячей, растворим |
в кислотахщелочах |
. Образует соли с |
||||
кислотами и основаниями |
|
|
|
|
|||
|
|
NH2 |
N |
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
||
|
|
N |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
||
|
|
H |
|
|
|
||
Под действием азотистой кислоты HNO2 дезаминируется и превращается в гипоксантин. Биологически активное соединение , которое входит в состав всех
нуклеиновых кислот, адениловых нуклеотидов (АМФ, АДФ, АТФ), в состав динуклеотидов НАД+,ФАД.
Аденозин (9-ß-D-рибофуранозилоаденин) С10Н13N5О4N -гликозид , состоящий из D рибозы- и аденина., бесцветные кристаллы, Т. плавл. 229 оС , легко растворим в воде, нерастворим в большинстве неорганических растворителей. Является слабым
основанием, рК а аминогруппы равно 3,5,при |
кислотном гидролизе распадается на |
|||||
аденин D- |
рибозу. (см.Нуклеозиды ) |
|
|
|
||
Аденозиндифосфорная кислота (АДФ, аденозиндифосфат). Нуклеотид, |
||||||
твердое кристаллическое вещество, присутствует |
во всех клетках |
организма |
||||
человека, |
животных, |
растений, |
большинства |
микроорганизмов. АДФ и ее соли |
||
щелочных |
металлов |
хорошо растворимы в |
воде, |
нерастворимы в |
органических |
|
растворителях. Соли |
щелочно -земельныхметаллов |
плохо растворимы в воде, а |
||||
тяжелых металлов – |
нерастворимы. При щелочном гидролизе легко |
отщепляется |
||||
концевой фосфат. Оставшаяся фосфатная группа гидролизуется значительно труднее.
Связьмежду фосфатами в АДФ относитсяк |
макроэргическим. |
В биологических |
|
объектах |
накопление АДФ активирует процессы катаболизма. |
Синтезируется из |
|
АМФ и |
образуется при гидролизе АТФ , |
который сопровождается выделением |
|
7
энергии, обеспечивающейжизненно важные процессы. Является предшественником в синтезе АТФ. (см.Аденозинтрифосфат )
Аденозинмонофосфат (АМФ, Адениловая кислота). Нуклеотид ,
нуклеозидмонофосфат. Известны три изомера: 5'- АМФ, 3'-АМФ , 2 ' -АМФ. Растворимы в воде, нерастворимы в органических растворителях. Соли, образованные активными щелочными и щелочно -земельными металлами, растворимы в воде,а тяжелыми металлами -нерастворимы
.
|
|
|
|
|
|
|
|
NH2 |
|
|
CH2OPO3H2 |
|
N |
|
|
N |
|||
|
|
|
|||||||
|
|
N |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
N |
|||||||
|
|
O |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
H |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
H |
|
|
|
|
||
|
|
OH |
|
OH |
|
|
|
|
|
В щелочной среде гидролизуется сложно-эфирная фосфатная связь, труднее у 5'—АМФ по сравнению с другими изомерами. В кислой среде происходит гидролиз гликозидной связи. В биологических объектах накопление АМФ может играть роль активатора некоторых направлений метаболизма, в частности, катаболизма. (см .
Нуклеотиды)
Особую роль выполняет циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) (см.)
Аденозинмонофосфат циклический( цАМФ, Аденозин- 3', 5',- циклофосфат).
Циклический нуклеотид, твердое кристаллическое вещество.Растворим в воде.
Циклический аденозинмонофосфат(цАМФ |
) |
8
Более устойчив к |
кислотному |
гидролизу по сравнению с нециклическими |
|||||
нуклеотидами. |
В организме человека и многих биологических объектах встречается |
||||||
также цГМФ. |
Циклические |
нуклеотиды образуются |
из |
нуклеозидтрифосфатов. |
|||
Являются посредниками |
в |
передаче |
сигналов |
гормонов |
, изменяя в клетке |
||
активность ферментов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
АТФ — фермент циклаза——> цАМФ +Н 4Р2О7 |
||||||
После выполнения |
действия происходит гидролиз циклического нуклеотида. |
||||||
Могут образоваться два соединения |
5'АМФ- |
и 3' - |
АМФ, но в биологических |
||||
условиях образуется только 5'-АМФ, а in vitro получается 3'-АМФ. Действие цАМФ и цГМФ имеет, как правило, противоположный характер в отношении регуляции метаболических процессов.
Аденозинтрифосфат (АТФ). |
Нуклеотид, |
нуклеозидтрифосфат. Наиболее |
||
распространенноев |
организме |
человека макроэргическое соединение. Впервые |
||
АТФ выделен из мышц в 1929 г. |
К. Ломаном. Химическийсинтез |
осуществил |
||
в 1948 г. А. Тодд. Содержание АТФ |
в скелетных мышцах млекопитающих до 4г/ кг, |
||
общее содержание около 125 г. У |
человекаскорость |
обмена |
АТФ достигает |
50 кг/сутки. При гидролизе АТФ образуетсяаденозиндифосфат |
(АДФ) |
||
Всоставе АТФ присутствуют разные типы химических связей:
-N - β - гликозидная
-сложноэфирная
- две ангидридные(в |
биологическом отношениимакроэргические |
) |
В водных растворах АДФ и АТФ неустойчивы. При0 0С АТФ стабильна в воде всего несколько часов,а при кипячении в течение 10 мин.
Под действием щелочи два концевых фосфата (ангидридные связи) гидролизуются легко, а оставшийся (сложноэфирная связь) - трудно. При кислотном гидролизе N- гликозидная связь разрушается легко.
|
|
|
|
|
NH2 |
O |
O |
O |
|
|
|
HO P O |
P |
O P OH |
N |
N |
|
|
|||||
|
|
O |
|
|
|
|
|
CH2 |
O |
N |
N |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
H |
|
|
|
H |
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
OH OH
Макроэргические связи
В клетках присутствует в виде магниевой соли АТФ-4 •2 Мg +2, синтез АТФ осуществляется последовательным превращением нуклеозидмонофосфата в дифосфат,а затем в трифосфат.
9
АМФ ———АДФ> ———АТФ>
В условиях in vivo гидролиз макроэргической связи АТФ сопровождается выделением энергии( около 35кДж / моль), которая обеспечивает другие энергозависимые биохимические процессы.
АТФ +Н 2О —фермент |
АТФгидролаза——> АДФ +Н 3 РО4 |
Адреналин С9Н13NO3. |
Биологически активное соединение, синтезируется |
в мозговом веществе надпочечников (гормон стресса) и некоторых структурах ц. н. с. (нейромедиатор).
Оптически активное вещество, в организме человека присутствует L-форма, которая обладает в 10-15 раз большей активностью, чем синтетически полученный D-изомер.
|
|
HO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
HO |
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
|
|
CH2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NH |
|
CH3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
||||||||
|
|
|
Адреналин |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Природный |
адреналинбесцветное |
кристаллическое вещество, Т плавл. |
|||||||||||||||
212-2150С (разлаг.), не |
растворим в |
органических |
растворителях, плохо |
||||||||||||||
в холодной, хорошо в горячей воде, растворим в кислотах, |
щелочах. Не растворим в |
||||||||||||||||
водном растворе |
аммиака |
и гидрокарбоната. Основные |
свойства аминогруппы |
||||||||||||||
несколько выше, чем у норадреналина (влияет донорная метильная группа).
Типичные свойства фенолов. |
Две орто-фенольные группы легко |
окисляются, |
|
превращаясь в орто-хинон, с |
хлоридом железа (+3)дает |
зеленое |
окрашивание, |
восстанавливает реактив Фелинга. Применяют как лекарственный препарат при
снижении давления, резкого падения сердечной деятельности. см( |
. Норадреналин, |
|||||||
Качественные реакции, Хинон) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Азометины (основания Шиффа). Содержат |
азометиновую группу -СН= N-. |
|||||||
Получаются в |
реакциинуклеофильного |
присоединенияА |
N между карбонильными |
|||||
соединениями( |
альдегидами |
кетонами) и |
первичными аминами. Азометиновые |
|||||
группировки |
образуются |
в |
качестве |
промежуточных |
соединений при |
|||
взаимодействии |
витамина В6 |
с |
аминокислотами |
в реакциях переаминирования |
||||
(трансаминирования) и декарбоксилирования; в биохимических процессах синтеза структур коллагеновых белков при взаимодействии природной аминокислоты лизина
и ее производного альлизина. |
С |
участием азометиновых групп формируются |
циклические фрагменты десмозина |
и изодесмозина, которые присутствуют в |
|
структуре эластина. |
|
|
10