III
Биоорганическая химия
БОХ – это наука, изучающая биологическую функцию органических веществ в организме.
БОХ возникла во 2-ой половине ХХ века. Объектами ее изучения служат биополимеры, биорегуляторы и отдельные метаболиты.
Биополимеры – высокомолекулярные природные соединения, которые являются основой всех организмов. Это пептиды, белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты (НК), липиды и др.
Биорегуляторы – соединения, которые химически регулируют обмен веществ. Это витамины, гормоны, антибиотики, алкалоиды, лекарственные препараты и др.
Знание строения и свойств биополимеров и биорегуляторов позволяет познать сущность биологических процессов. Так, установление строения белков и НК позволило развить представления о матричном биосинтезе белка и роли НК в сохранении и передаче генетической информации.
БОХ играет большую роль в установлении механизма действия ферментов, лекарств, процессов зрения, дыхания, памяти, нервной проводимости, мышечного сокращения и др.
Основная проблема БОХ – это выяснение взаимосвязи структуры и механизма действия соединений.
БОХ основана на материале органической химии.
Лекция 1.
Изомерия органических соединений
В настоящее время насчитывается 16 млн. органических веществ.
Причины многообразия органических веществ.
Соединения атомов С друг с другом и др. элементами периодической системы Д. Менделеева. При этом образуются цепи и циклы:
Прямая цепь Разветвленная цепь
Циклы
Гибридизация – выравнивание электронных облаков по форме и энергии. Атом С может находиться в трех гибридных состояниях:sp–линейная конфигурация, sp2 – треугольная конфигурация, sp3 – тетраэдрическая конфигурация.
Гомология – это существование веществ с близкими свойствами, где каждый член гомологического ряда отличается от предыдущего на группу –СН2–. Например, гомологический ряд предельных углеводородов:
|
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
С6Н14 |
и так |
|
Метан |
Этан |
Пропан |
Бутан |
Пентан |
Гексан |
далее. |
Изомерия – это существование веществ, имеющих одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение.
А.М. Бутлеров (1861) создал теорию строения органических соединений, которая и по сей день служит научной основой органической химии.
Основные положения теории строения органических соединений:
атомы в молекулах соединены друг с другом химическими связями в соответствии с их валентностью;
атомы в молекулах органических соединений соединяются между собой в определенной последовательности, что обусловливает химическое строение молекулы;
свойства органических соединений зависят не только от числа и природы входящих в их состав атомов, но и от химического строения молекул;
в молекулах существует взаимное влияние атомов как связанных, так и непосредственно друг с другом не связанных;
химическое строение вещества можно определить в результате изучения его химических превращений и, наоборот, по строению вещества можно охарактеризовать его свойства.
Рассмотрим некоторые положения теории строения органических соединений.