- •Глава1. История развития биоорганической химии …………………………………
- •Глава 2. Лекции по биоорганической химии …………………………………………
- •Глава 1
- •1.. Характеристика химических связей в биоорганических соединениях
- •2. Сопряженные системы
- •2.1. Общие понятия о строении сопряженных систем
- •2 . 3 . Циклические сопряженные системы. Ароматичность
- •1. Устойчивость к действию окислителя перманганата калия в растворе.
- •3. Способность к реакциям замещения в растворе по ионному( катионному,
- •2.3.1. Современные представления о строении бензола
- •2. 3. 2. Медико-биологическое значение карбоциклических ароматических
- •2. 3. 3. Гетероциклические ароматические соединения
- •2.1. Взаимное влияние атомов в молекулах биоорганических соединений.
- •2.2. Кислотно-основные свойства органических соединений
- •2.3. Медико- биологическое значение изучения темы « Кислотно-основные
- •3.1. Виды изомерии
- •3.2. Структурная изомерия.
- •3.2.1. Изомерия скелета
- •3.3. Динамическая изомерия.
- •3. 3.1. Кето-енольная таутомерия.
- •3.3.2. Лактим-лактамная таутомерия
- •3.4 Пространственная изомерия
- •3.4.1 Геометрическая( цис, транс) изомерия
- •3.4.4. Медико-биологическое значение стереоизомерии
- •4.1 Классификация реакций в биоорганической химии
- •4.1.1 Типы разрыва химических связей
- •4.1.2. Гомолитический тип разрыва связей.
- •4.1.3. Гетеролитический тип разрыва связей
- •4.2.1. Реакции электрофильного присоединения в ряду алкенов(а е)
- •4.2.2. Реакции нуклеофильного присоединения
- •7.Реакции у α- углеродного атома в карбонильных соединениях
- •8. Альдольная конденсация
- •1. Реакция нитрования
- •2. Реация сульфирования
- •3.Реакция галогенирования
- •4. Реакция алкилирования
- •4.2.4. Реакции нуклеофильного замещения ( s n )
- •Лекция 5 карбоновые кислоты и их гетерофункциональные
- •5.1. Классификация карбоновых кислот
- •5.2. Строение карбоксильной группы
- •5.2.1. Значение величин рКа некоторых карбоновых кислот :
- •5.3. Химические свойства карбоновых кислот
- •Этилацетат
- •5.4. Характеристика отдельных представителей монокарбоновых кислот ,
- •Масляная кислота ( н- бутановая кислота)
- •5.5. Непредельные монокарбоновые кислоты
- •5.6. Дикарбоновые кислоты
- •5.7. Непредельные ди- и трикарбоновые кислоты
- •5.8. Гидроксикислоты
- •5.8.3. Дигидроксидикарбоновые кислоты
- •5.9. Oксокарбоновые кислоты( альдегидо -, кетокарбоновые кислоты)
- •5.10 Приложение : Происхождение названий карбоновых кислот Сn н2n о2
- •6.1. Определение « липиды»
- •6.3. Основные представители липидов
- •6.3.1.Природные высшие карбоновые кислоты
- •3. Тиоэфиры
- •4. Дегидрирование насыщенной кислоты в активной форме с участием фермента.
- •6.3.2. Триацилглицерины( триглицериды)
- •6.3.3. Фосфатиды ( фосфолипиды ) и фосфатидовая кислота
- •6. 4. Принципы создания липотропных лекарственных препаратов
- •6.5 . Строение и химический состав мембран клеток
- •7.1. Номенклатура, особенности пространственного и структурного строения природных аминокислот
- •7. 2 Классификация природных аминокислот
- •7. 3Физические свойства природных аминокислот
- •7.4 Поведение аминокислот в водных растворах: образование цвиттер-ионов, изменение заряда и электрофоретической подвижности в зависимости от рН-среды. Изоэлектрическая точка
- •7.5. Качественная реакция обнаружения аминокислот
- •7. 6 . Химические свойства аминокислот
- •7 .6. 1 Химические свойства аминокислот in vitro
- •7.6.2. Химические свойства аминокислот in vivo
- •7.7. Строение витамина в6 и механизм реакции с его участием
- •7.8. Реакция поликонденсации, образование полипептидов
- •7. 9. Медико - биологическое значение аминокислот
- •7. 10. Применение аминокислот и их производных в качестве
- •Незаменимые аминокислоты обозначены звездочкой*
- •8.1. Определения « пептид» «белок»
- •8.2. Классификация белков
- •8.3. Строение пептидов и белков.
- •8.3.1. Первичная структура белка
- •8.3.2. Вторичная структура белка
- •8.3.3. Третичная и четвертичная структура белка
- •8.4. Физико-химические свойства белка
- •8.4.1. Амфотерность - кислотно- основные свойства белков.
- •8.4.2. Денатурация белка
- •8.5.Качественные реакции обнаружения белков в биологических объектах.
- •8. 6. Приложение. История развития химии белков
- •9. 1. Классификация углеводов
- •9.2. Моносахариды
- •9.3. Изомерия моносахаридов. Стереоизомерия. L- и д- ряды. Диастереомеры, энантиомеры, эпимеры. Значение отдельных представителей
- •9.4 Химические свойства моносахаридов
- •9.4. 3. Фосфорные эфиры
- •9.4.3 Образование гликозидов
- •9.4.4. Реакции восстановления
- •9.4.5Реакции окисления моносахаридов
- •9.5. Биологическое значение моносахаридов и их производных.
- •10.1. Олигосахариды. Дисахариды
- •10.1.1. Нередуцирующие дисахариды
- •10.1.2 Редуцирующие дисахариды.
- •10.2. Полисахариды
- •10.2.1.Гомополисахариды
- •11.1. Классификация нуклеиновых кислот, отличия в строении и составе как следствие различных биологических функций
- •11.2.Азотистые основания нуклеиновых кислот
- •11.2.2. Азотистые основания- производные пурина( аденин, гуанин)
- •11.3. Нуклеозиды
- •11.4. Нуклеотиды
- •11.5.Строение нуклеиновых кислот
- •11.6.Метаболизм пуриновых соединений в клетке
- •11.7. Биологически важные соединения- мононуклеотиды, динуклеотиды- участники важнейших биохимических процессов
- •11.8 Приложение . Справочные материалы к теме лекции
- •1953 – Дж. Уотсон и ф. Крик - модель двухцепочечной структуры днк.
- •12.1 Современная концепция создания биоорганических соединений –
- •12.1.1. Особые химические требования к лекарственному веществу
- •12.1.3. . Пути поиска и создания лекарственных препаратов
- •12.1.4 Классификация лекарственных веществ
- •12.2 Синтез, химические и физическиесвойства лекарственных соединений
- •12.2.1. Производные 4-аминобензойной кислоты
- •12.2.2. Производные 4-аминобензолсульфокислоты
- •Hso3Cl сульфохлорирование h2nr’ амин
- •Ацетиланилин
- •12. 2. 3. Лекарственные средства, производные салициловой кислоты
- •12.2.4. Лекарственные средства, производные 4 –аминофенола
- •12.2.5 Лекарственные средства на основе пиридинкарбоновых кислот
- •12. 2. 6. Производные пиримидина
- •12. 2 .7. Производные пурина- кофеин, теофиллин, теобромин
- •13.1. Номенклатура алкалоидов
- •13.2. Классификация алкалоидов
- •13. 3. Функции алкалоидов
- •13.4. Содержание в растениях
- •13.5. Качественные реакции обнаружения алкалоидов
- •13.6. Фармакологическая активность- общий взгляд
- •13.7. Отдельные представители
- •13. 7.1. Алкалоиды группы фенилэтиламина
- •7.2 Производные пяти – и шестичленных гетероциклических соединений
- •137.3. Группа тропана
- •13.8. Витамины
- •Действие в организме
- •Стадии зрительного процесса на сетчатке глаза
- •14.1. Полимеры-определение. Виды полимеров
- •14. 2. Классификация вмс
- •14.3. Реакции полимеризации
- •14.3.1. Номенклатура полимеров.
- •14.3.2 . Общая характеристика мономеров.
- •14.3.3. Механизмы реакции полимеризации
- •14.4. Радикальная полимеризация
- •14.5. Ионная полимеризация
- •14.5.1. Катионная полимеризация
- •14.5.2. Анионная полимеризация
- •14.6. Координационная полимеризация
- •14.7.1. Блочная полимеризация
- •14.7.2. Эмульсионная полимеризация
- •14.7.3. Полимеризация в растворе
- •14.8. Конфигурация полимеров
- •14. 10. Физическое состояние полимеров
- •14.10.1. Аморфные полимеры
- •14 10.2. Кристаллические полимеры
- •14.11. Натуральный каучук
- •14.12 . Конденсационные полимеры
- •14. 13 Основные представители вмс
- •2. Структурные формулы биоорганических соединений
- •Сопряженные соединения
- •Карбоновые кислоты (указаны тривиальные названия)
- •Незаменимые аминокислоты обозначены звездочкой -*
- •Углеводы и их производные
- •Азотистые основания и их производные
- •1. Теоретические положения строения и свойств биоорганических
- •2. Важнейшие биополимеры организма
- •3. Липиды и низкомолекулярные регуляторы метаболизма.Важнейшие группы лекарственных средств
- •Курс лекций по биоорганической химии
- •060103 – Педиатрия
- •060104 –Медико-профилактическое дело
- •060105 - Стоматология
3.4.4. Медико-биологическое значение стереоизомерии
Биоорганические соединения – в большинстве своем- являются оптически активными веществами. Например, в составе белков обнаружены аминокислоты только L-ряда. Более того, случайно попадающие в организм человека аминокислотыD-ряда сразу разрушаются специальным ферментом, одним из самых «быстрых» - оксидазойD–аминокислот. Фосфолипиды, образующие липидные слои мембран клеток , относятся кL-стереоряду. Гормон адреналин, принадлежащий кL– ряду, более активен , чемD–изомер .
Тема «Изомерия биоорганических соединений» является ключевой в изучении последующих разделов биоорганической химии ( механизмы реакций, карбоновые кислоты, оксикислоты, аминокислоты, липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты).
Изучение пространственного строения природных белков- ферментов, гемоглобина, иммуноглобулинов, рецепторов, наружных клеточных и внутриклеточных
мембран , нуклеиновых кислот, нуклеопротеидных комплексов в норме и при различных патологических состояниях составляет основу исследований молекулярной биохимии, биологии, медицины. открывает путь к развитию новых подходов в диагностике и лечении наследственных или приобретенных заболеваний
3.5.Приложение
Немного истории.
Еще в ХV11в. во времена Ньютона было известно, что свет, проходя через кристалл исландского шпата, создает два луча-«обыкновенный» и «необыкновенный», в 1808 г. Малюс показал, что такие же свойства имеет отраженный луч, и назвал его поляризованным. В 1815 г. мэтр Био открыл, что поляризованный свет взаимодействует со многими природными веществами: скипидаром, лимонным маслом, камфорой, врращая плоскость поляризации света. В 1848 г. Л Пастер изучал оптическинеактивную натриевоаммониевую соль винной кислоты и обнаружил под микроскопом наличие двух зеркальных форм кристаллов Отделив их друг от друга с помощью пинцета и растворив в воде, Пастер с удивлением увидел, что оба раствора оптически активны, но один вращает вправо плоскость поляризации, а другой- влево на одинаковый угол, в то время как раствор соли не был оптически активным. О своем открытии Пастер сообщил химику Био, в то время уже глубокому старику. Он пожелал проверить опыт и сам приготовил вещество для исследования. И когда опыт подтвердился, взволнованный Био взял руку Пастера в свою и сказал: «Мой дорогой сын, я всю жизнь так любил науку, что чувствую, как сердце мое трепещет от радости…»
Опыт Пастера имел необычайное значение : 1848 г. стал годом рождения новой области науки- стереохимии.
Для проверки усвоения темы рекомендуем выполнить задания
1.Запишите структурные формулы изомерных кислот состава С17 Н33 СООН , содержащих двойные связи в положении 9,10 - олеиновой ( цис- форма) и элаидиновой
( транс- форма) .
2. Кротоновая кислота( 2-бутеновая) образуется в процессе синтеза и деградации высших карбоновых кислот. В процессе синтеза образуется цис-изомер, а при деградации- транс изомер. Напишите структурные формулы пространственных изомеров.
2. Запишите енольную форму оксобутандиовой кислоты ( оксоянтарной, щавелевоуксусной) в виде двух пространственных цис- и транс изомеров. Определите. какой из геометрических изомеров более устойчив?
3. Напишите формулы энантиомеров глицеринового альдегида и глицериновой кислоты.
4. В процессе обмена веществ образуются производные пентандиовой кислоты
( глутаровой): в реакциях цикла Кребса образуются две трикарбоновые кислоты: лимонная и изолимонная, а в синтезе холестерина ключевым соединением является 3-гидрокси- 3-метилпентандиовая кислота. Запишите их структурные формулы( формулы имеются в разделе « Приложение», в пособии « Биоорганическая химия» и в
« Практикуме по биоорганической химии».
Определите, какие вещества являются оптически активными. Запишите формулы энантиомеров и определите принадлежность к стереоряду.
5. Составьте схему превращения гуанина в ксантин, используя таутомерные лактимные формы обоих соединений. вместо приведенных на схеме лактамных форм.
.
ЛЕКЦИЯ 4
МЕХАНИЗМЫ БИООРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.
Содержание лекции
Классификация реакций в биоорганической химии
4.1.1. Типы разрыва химических связей
4.1.2. Гомолитический тип разрыва химических связей
4.1.3. Гетеролитический тип разрыва химических связей
4.2. Механизмы биоорганических реакций
4.2.1. Реакции электрофильного присоединения в ряду алкенов(А Е)
4.2.2. Реакции нуклеофильного присоединения к карбонильной группе
альдегидов и кетонов ( АN)
4.2.3. Реакции электрофильного замещения в ряду ароматических
соединений( SE+)
4.2.4. Реакции нуклеофильного замещения ( SN)
4.2.5. Реакции элиминирования ( E)
4.2.6. окислительно-восстановительные реакции
Исходный уровень знаний для усвоения темы:
Типы химических связей в органических соединениях, механизмы образования связи( обменный, донорно-акцепторный).Распределение электронной плотности в молекуле.
Индуктивный, мезомерный эффекты. Донорные и акцепторные заместители. Кислотно-основные свойства биоорганических молекул. Типы химических реакций.
Основы кинетики и катализа химических реакций: скорость, энергия активации, факторы, влияющие на скорость реакции.
Ключевые слова к теме :
Классификация биоорганических реакций(восстановление, замещение, окисление, присоединение, элиминирование), кофермент НАД, механизм реакции , нуклеофил, радикал , реакции in vivo- иin vitro, реакционная способность, типы разрыва химических связей( гетеролитический, гомолитический), фермент, электрофил.