pedfak2014-2015

Обязательная самостотельная внеаудиторная работа в тетради:

Вопросы для самоконтроля

1. Реакции по типу альдольного присоединения с участием кофермента А как путь образования углерод-углеродной связи.

2. Напишите уравнение реакции образования S-аденозинметионина (SAM).

3. Напишите уравнение реакции биосинтеза холина из коламина с участием

SAM

4. Образования ацетил~КоА (схема)

5. Образование ацетилхолина (химизм реакции)

6. Образование ацетоацетил~КоА (химизм реакции)

7. Биологическая роль ацетил~КоА и кофактора НS КоА

Задания для самоконтроля:

I. Напишите схемы ракций и опишите механизм реакции. Укажите статический и динамический факторы, стадии процесса, приведите современную формулировку правила Марковникова.

1.гидратации пропена-2

2.гидратации этилена

II. Приведите уравнения реакции образования Е+, стадии реакции, названия продуктов реакции

1.Галогенирования бензола

2.Алкилирования бензола пропеном в кислой среде, бензола йодистым метилом, бензола третичным изобутиловым спиртом в кислой среде

III. Напишите схемы реакций и опишите механизмы реакций

1.Дегидратации 2-метилбутанола-2

2.Гидратации трет. бутилхлорида

3.Взаимодействия 2-хлорпропановой кислоты с водным раствором щелочи

4.Третичного бутилового спирта с хлороводородом

5.Дигидрогалогенирования 2,3-диметил-2-хлорбутана

IV. Напишите схему реакции

1.Присоединения гидридов металлов к карбонильной группе (реакция восстановления)

2.Гидратации формальдегида. Как влияет строение субстрата на равновесие реакции?

31

3. Гидратации хлораля (2,2,2-трихлорэтаналь). Влияние ЭА заместителей на устойчивость гидратной формы.

V. Напишите механизм реакции образования циклического полуацеталя

1.4-гидроксибутаналя

2.5-гидроксипентаналя

VI. Напишите схемы и опишите механизмы реакций образования и реакций кислотного гидролиза всех полученных продуктов

1.Полуацеталя и ацеталя этанола

2.Оксима бутанола-2

3.Гидразона пропанола-2

4.Фенилгидразона пропаналя

VII. Напишите схему и опишите механизм реакции альдольной конденсации

1.Этаналя

2.Бензальдегида и этаналя

3.Расположите карбоновые кислоты и их функциональные производные в порядке уменьшения ацилирующей способности (по легкости вступления в

реакции SN).

4. Расположите карбоновые кислоты и их производные в порядке уменьшения стабильности уходящих анионов.

VIII. Напишите схему и опишите механизм реакции образования

1.Сложного эфира-этилацетата

2.Уксусного ангидрида

3.Амида масляной кислоты

IX. Напишите схемы и механизмы реакции

1.Образования хлорангидрида пропионовой кислоты.

2.Щавелевой и адипиновой кислот, малоновой и янтарной кислот (при нагревании).

3.Образования неполного и полного амидов глутаровой кислоты.

Основная учебная литература:

1.Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия: [Текст]: учебник / Н. А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков, С. Э. Зурабян. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 416 с.

2.Конспект лекции.

Дополнительная литература:

32

1. Тюкавкина, Н. А.[Текст]: руководство к лабораторным занятиям по

биоорганической химии / под ред. Н. А. Тюкавкиной. - М.: Медицина, 1985,

285с.

2. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия: [Текст]: учебник / Н.А.Тюкавкина, Ю.И.Бауков. – 6-е изд., исп.- М.: Дрофа, 2007. - 542с.

33

Модуль №2 (6 занятия 12 часов)

Тема: « Биологически важные классы органических соединений. Биополимеры и их структурные компоненты»

Обоснование модуля:

В результате изучения модуля № 2 студент должен: Знать

-химико-биологическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном уровне;

-строение и биохимические свойства основных классов биологически важных соединений, основные метаболические пути их превращения;

-специфические свойства поли- и гетеро функциональных органических соединений;

-структурные компоненты, свойства и структурную организацию молекул липидов, углеводов, пептидов и белков, нуклеиновых кислот;

-строение важнейших представителей низкомолекулярных биорегуляторов (витаминов, гормонов).

Уметь:

-пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности;

-пользоваться химическим оборудованием;

-производить расчёты по результатам эксперимента;

-прогнозировать направление и результат физико-химических процессов и химических превращений биологически важных веществ;

-уметь наблюдать за протеканием химических реакций и делать обоснованные выводы;

-представлять результаты экспериментов и наблюдений в виде законченного протокола исследования;

-решать типовые практические задачи и овладеть теоретическим минимумом на более абстрактном уровне;

-решать ситуационные задачи, опираясь на теоретические положения, моделирующие процессы, протекающие в живых организмах с участием биологически важных органических соединений.

Владеть:

-базовыми технологиями преобразования информации: текстовые, табличные редакторы, поиск в сети Интернет;

-знаниями основных законов и понятий химии;

-навыками работы с химическими реактивами, посудой;

-проведением качественных реакций (экспериментальных) на функциональные группы и характерные структурные фрагменты молекул с объяснением визуально наблюдаемого эффекта.

34

Лабораторное занятие № 2.1

Тема 2.1: «Карбоновые кислоты и их функциональные производные. Липиды»

Цель занятия:

1. Закрепить знания закономерностей и особенностей в химическом поведении карбоновых кислот и их производных, обуславливающих протекание многих биологических процессов.

2. Закрепить знания о строении липидов - структурных компонентах клетки и биологических мембран.

3. Уметь проводить некоторые характерные реакции на кислоты и липиды.

Необходимый исходный уровень:

Из школьного курса студент должен знать строение глицерола, строение ТАГ, гидролиз ТАГ, образование сложных эфиров.

Основные понятия темы: высшие карбоновые кислоты, входящие в состав липидов. Липиды. Классификация липидов. Представители (ТАГ, ФЛ, ХС). Функции липидов.

Вопросы к занятию

1. Карбоновые кислоты, определение, классификация, представители. 2.Электронное строение карбоксильной группы. Реакционные центры

карбоновых кислот.

3. Физические и химические свойства карбоновых кислот: образование сложных эфиров, ангидридов, тиоэфиров; строение и биологическая роль НSКоА; схема образования и использования в организме ацетил КоА; образование ацетилхолина, ацетоацетил-КоА, ГМГ-КоА, малонил КоА .

4.Основные природные ВЖК, входящие в состав липидов: пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая, ώ-3 ненасыщенные ВЖК (ЭПК, ДГК) биологическая роль ВЖК.

5.Липиды. Определение, классификация биологическая роль.

6.Омыляемые липиды, классификация липидов с примерами (обязательно указать и назвать представители).

7.Понятие о перекисном окислении липидов на примере олеиновой кислоты (фрагмента в составе ФЛ).

8.Понятие о β-окислении ВЖК (схема на примере пальмитиновой и стеариновой кислот). Биологическая роль этого процесса.

9.Фосфолипиды, общая характеристика состава и строения, представители, биологическая роль. Схема биосинтеза ФЛ и гидролиз.

10.Неомыляемые липиды. Строение ХС. Схема образования эфира ХС. Биологическая роль ХС.

Методические указания к практической части занятия

Хронокарта занятия

35

Лабораторная работа №1 Гидролиз спиртового раствора мыла.

Материалы и реактивы: хозяйственное мыло, этанол, фенолфталеин, пробирки, пипетки, стеклянные палочки.

Ход работы:

В пробирку поместить небольшой кусочек мыла, добавить 5 капель этанола и 1 каплю фенолфталеина. Смесь перемешать стеклянной палочкой. Смесь не окрашивается, что указывает на то, что мыло не содержит свободной щелочи реакция среды близкая к нейтральной. К смеси добавить 1мл воды. После добавления воды смесь окрашивается в малиновый цвет, интенсивность окрашивания зависит от количества добавляемой по каплям воды. Следовательно, при добавлении воды происходит гидролиз мыла с образованием свободной щелочи, благодаря чему происходит изменение окраски индикатора фенолфталеина.

Результат: Вывод:

Обязательная самостотельная внеаудиторная работа в тетради: Вопросы для самоконтроля

1. Напишите следующие уравнения реакций:

образование 1-пальмитоил-2-олеоил-3-стеароил глицерина (гидролиз);

образование 1-олеоил-2-линоленоил-3-стеароил глицерина (омыление);

образование 1-олеоил-2-линооил-3-линоленоил глицерина;

омыление 1-олеоил-2-линооил-3-линоленоил глицерина;

взаимодействия с йодом триолеоилглицерина, значение этой реакции;

окисление триолеоилглицерина кислородом воздуха.

36

2. Напишите уравнения реакций образования фосфатидной кислоты и ФЛ, строения внутренних солей, реакций гидролиза (в кислой и щелочной средах) для каждого из соединений:

- фосфатидилэтаноламина (кефалина), фосфатидилсерина, фосфатидилхолина (лецитина), фосфатидилинозитол.

Упражнения:

1.Написать в тетради строение всех насыщенных и ненасыщенных ВЖК. Для всех кислот написать эмпирическую формулу и конформационную структуру. Биологическая роль ненасыщенных ВЖК (ЭПК, ДГК).

2.Написать следующие уравнения химических реакций:

а) образование амида глютаминовой и аспарагиновой аминокислот, биологическую роль образования амидов в организме; б) показать в виде схемы пути образования и пути использования

ацетил КоА; в) написать схему реакции образования ацетил - КоА из ПВК

(пировиноградной кислоты); г) написать реакции образования ацетоацетилКоА, ГМГ-КоА,

малонил-КоА.

3.Показать схему ферментативного гидролиза ТАГ в желудочнокишечном тракте.

4.Понятие о ПОЛ. Схема ПОЛ олеиновой кислоты в составе ФЛ мембран.

5.Написать схему образования эфира ХС с олеиновой кислотой.

Основная учебная литература:

1. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия:[Текст]: учебник / Н. А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков, С. Э. Зурабян. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 416 с.

2. Конспект лекции.

Дополнительная литература:

1. Тюкавкина, Н. А.[Текст]: руководство к лабораторным занятиям по

биоорганической химии / под ред. Н. А. Тюкавкиной. - М.: Медицина, 1985,

285 с.

2. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия: [Текст]: учебник / Н.А.Тюкавкина, Ю.И.Бауков. – 6-е изд., исп.- М.: Дрофа, 2007. - 542 с.

37

Лабораторное занятие №2

Тема 2.2: «Углеводы моносахариды, дисахариды и полисахариды»

Цель занятия:

Сформировать и закрепить знания студентов стереохимического строения таутомерных форм и важнейших свойств моносахаридов, дисахаридов, гомополисахаридов, гетерополисахаридов как основу для понимания их роли в метаболических процессах организма.

Необходимый исходный уровень.

Из школьного курса студенты должны знать строение некоторых моносахаридов: глюкозы, фруктозы, рибозы, дезоксирибозы, полисахаридов : крахмала, клетчатки, гликогена их биологическую роль.

Основные понятия темы: строение моно, ди-, полисахаридов, стереоизомерию углеводов, биологически важные химические реакции углеводов (окисления, восстановления, ацилирования, сульфирования, фосфорилирования)

Вопросы к занятию

1.Моносахариды. Классификация.

2.Строение наиболее важных представителей триоз (3ФГА,ФДО), пентоз (рибоза, ксилоза, дезоксирибоза), гексоз (глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза).

3.Стереоизомерия моносахаридов. D- и L-стереохимические ряды. Открытые и циклические формы. Формулы Фишера и формулы Хеуорса; α, β -аномеры.

4.Окисление и восстановление моносахаридов.

5.Образование эфиров фосфорной кислоты моносахаридов.

6.Образование аминосахаров, ацилирование и сульфирование моносахаридов.

7.Строение и гидролиз дисахариды: мальтоза, лактоза, сахарозы,

целлобиозы.

8.Гомополисахариды: крахмал (амилоза и амилопектин), гликоген, целлюлоза, декстран. Гидролиз гомополисахаридов. Строение и биологическая роль.

9.Гетерополисахариды: гиалуроновая кислота (ГК), ГАГ, хондроитинсульфаты, гепарин. Строение, биологическая роль.

Хронокарта занятия

Лабораторная работа №1 Качественная реакция на обнаружение глюкозы (проба Фелинга)

Материалы и оборудование: Раствор глюкозы, реактив Фелинга. Пробирки, спиртовка, держатель для пробирок.

Принцип метода: Проба Фелинга основана на восстановительных свойствах глюкозы, которая в щелочной среде при нагревании, окисляясь до глюконовой кислоты восстанавливает металл из Сu(ОН)2 синего цвета до Сu2О красного цвета.

Ход работы: К 2 мл раствора глюкозы добавить 1 мл реактива Фелинга раствор окрашивается в синий цвет, пробирку нагреть на спиртовке до кипения. Выпадает осадок желтого цвета СuОН, переходящий в кирпично-красный Сu2О.

Лабораторная работа №2 Реакция Селиванова на фруктозу Материалы и оборудование: 1% водный раствор фруктозы, 5%

водный раствор резорцина, концентрированная соляная кислота.

Ход работы: В пробирку внести 2 мл 1% водного раствора фруктозы, добавить 1 мл 5 % водного раствора резорцина и 5 капель концентрированной соляной кислоты. Содержимое пробирки осторожно нагреть до начала кипения, не допуская закипания жидкости. Фруктоза при нагревании с соляной кислотой и резорцином дает вишнево-красное окрашивание (в красный цвет окрашен продукт конденсации резорцина с фурфуролом, образовавшимся из фруктозы).

Результаты: Выводы:

Лабораторная работа №3 Восстанавливающая способность лактозы

Материалы и оборудование: 1%-ный раствор лактозы, реактив Фелинга. Пробирки, спиртовка, держатель для пробирок.

Ход работы. В первую пробирку внести 2 мл 1%-ного раствора лактозы, во 2 пробирку 2 мл молока в каждую пробирку добавить по 1 мл

39

реактива Фелинга. Растворы окрашиваются в синий цвет Сu(ОН)2. Осторожно нагреть пробирки (до кипения) над пламенем спиртовки так, чтобы нагревалось только верхняя часть раствора, а нижняя часть оставалась для контроля. При нагревании цвет верхней части раствора переходит в кирпично-красный цвет.

Результаты: Выводы:

Лабораторная работа № 4 Отсутствие восстанавливающей способности у сахарозы

Материалы и оборудование: 1%-ный раствор сахарозы, реактив Фелинга. Пробирки, спиртовка, держатель для пробирок

Ход работы. Внести в пробирку 2 мл 1%-ного водного раствора сахарозы, прибавить 1 мл реактива Фелинга. Раствор окрашивается в синий цвет. Осторожно нагреть пробирку над пламенем спиртовки, не допуская кипячения жидкости. Окраска раствора не изменяется.

Результаты: Выводы:

Обязательная самостотельная внеаудиторная работа в тетради:

Вопросы для самоконтроля 1. Напишите оксикарбонильные формулы (формулы Фишера)

пентоз: ксилоза, рибоза, дезоксирибоза; гексоз: глюкоза, галактоза, фруктоза.

2.Напишите уравнения реакций взаимодействия: α,D-глюкопиринозы с метанолом; , D-галактопиранозой с метанолом; β, D – рибофуранозы с этанолом.

Напишите уравнения реакции гидролиза этих гликозидов.

3.Напишите уравнений реакций:

получения D-галактоновой кислоты; жесткого окисления D-глюкозы; получения D-галактуроновой кислоты

4. Приведите примеры восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов.

5.Напишите уравнения реакций (формулы Хеуорса) гидролиза: мальтозы, лактозы, целлобиозы, сахарозы. Дайте полные названия этим дисахаридам.

6.Объясните, почему мальтоза, лактоза и целлобиоза обладают восстанавливающими свойствами.

7.Укажите качественные реакции на открытие альдоз и кетоз. Напишите в структурном виде известные вам реакции на примере глюкозы и фруктозы.

8.Напишите уравнение реакции окисления глюкозы оксидом серебра, реактивом Фелинга.

40