- •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
- •Ациклические сопряженные системы. Особенности электронного строения
- •2 . 3 . Циклические сопряженные системы. Ароматичность
- •2. 3. 2. Медико-биологическое значение карбоциклических ароматических
- •2. 3. 3. Гетероциклические ароматические соединения
- •Медико- биологическое значение гетероциклических ароматических соединений
- •2.1. Взаимное влияние атомов в молекулах биоорганических соединений.
- •2.2. Кислотно-основные свойства органических соединений
- •Электроотрицательности атома, несущего неподеленную пару электронов.
- •Влияние природы заместителя
- •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
- •Оптическая ( зеркальная) изомерия
- •Пространственное строение шестичленных циклов
- •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
- •Механизмы биоорганических реакций
- •4.2.1. Реакции электрофильного присоединения в ряду алкенов(а е)
- •4.2.2. Реакции нуклеофильного присоединения
- •Образование полуацеталей и ацеталей
- •Присоединение натрия гидросульфита
- •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 )
- •Окислительно-восстановительные реакции ( оксидо-редуктазные)
- •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»
- •Классификация липидов
- •6.3. Основные представители липидов
- •6.3.1. Природные высшие карбоновые кислоты
- •Образование соли
- •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
- •Холестерин( холестерол) и его производные
- •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. 3 Физические 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
- •9.4.5 Реакции 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
- •Азотистые т основания- производные пиримидина
- •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 физические свойства 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
9. 1. Классификация углеводов
Углеводы- большая группа природных соединений. Большинство из них имеет
состав Сn ( Н 2О )m ( m =n , m< n )- отсюда и возникло название «углеводы», тем более, что при нагревании их без доступа кислорода образуются два вещества: углерод и вода.
Углеводы подразделяют на три класса :
- моносахариды
- олигосахариды ( оligos - греч - малый )
- полисахариды.
Олиго- и полисахариды можно рассматривать как продукты поликонденсации моносахаридов, которые отличаются числом мономерных звеньев моносахаридов.
Олиго- и полисахариды могут состоять из одинаковых или различных моносахаридов.
В первом случае такие полисахариды называются гомополисахариды , а во втором- гетерополисахариды.
9.2. Моносахариды
Общая формула моносахаридов Сn ( Н 2О ) n
Физические свойства : твердые кристаллические вещества, хорошо растворимы в воде,
водные растворы имеют нейтральную реакцию. Растворимость глюкозы в воде : 1,5г глюкозы в 1мл( 1,5 :1). Моносахариды плохо растворимы в этаноле и других спиртах, не растворимы в бензоле, эфире. Все моносахариды сладкие на вкус, что связано с присутствием в составе молекулы нескольких гидроксильных групп ( вспомните, глицерин также сладкий на вкус).
Номенклатура моносахаридов.
Чаще используют тривиальные названия, которые имеют окончание «оза» : глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза..
Классификация моносахаридов:
Моносахариды классифицируют по двум основным признакам :
I. По числу атомов углерода – в природе наибольшее распространение имеют моносахариды , содержащие 3 -6 атомов углерода : триозы, тетрозы, пентозы, гексозы
II По природе карбонильной группы : содержащие альдегидную группу называют альдозы, кетоновую группу- кетозы.
Оба признака объединяют в одном названии : альдопентоза, кетогексоза.
По составу и строению моносахариды – полигидроксикарбонильные соединения
( альдегиды или кетоны, в которых остальные атомы углерода связаны каждый с одной с гидроксильной группой ; если один атом не связан с гидроксильной группой, то соединение относится к дезоксимоносахаридам )
Углеводы существуют в линейной и циклических формах. Запись в линейной форме проводят в проекциях Фишера, углеродный скелет записывают вертикально, указывая конфигурацию каждого хирального центра (d или l )
Нумерация атомов , как обычно, производится от карбонильной группы , а перечисление конфигурации асимметричных атомов начинаю снизу вверх, от того атома, который определяет принадлежность к стереоряду ( природные моносахариды принадлежат
-
стереоряду)
9.3. Изомерия моносахаридов. Стереоизомерия. L- и д- ряды. Диастереомеры, энантиомеры, эпимеры. Значение отдельных представителей
Триозы.
Существуют три триозы: энантиомеры D- и L-глицериновый альдегид и их структурный изомер диоксиацетон .
СНО СН2 ОН СНО
| | |
Н—С—ОН С=О НО—С—Н
| | |
СН2 ОН СН2 ОН СН2 ОН
D- глицериновый альдегид диоксиацетон L-глицериновый альдегид
В животных и растительных клетках образуется и участвует в обмене веществ только
D- глицериновый альдегид . Моносахариды с большим числом атомов углерода( 4, 5, 6 и так далее) в растительных и животных клетках сохраняют конфигурацию этого атома , большинство природных моносахаридов животных клеток относятся D- стереоряду
В растительной клетке происходит
присоединение СО2 и увеличение
числа атомов в моносахариде
СНО
|
Н—С—ОН D- конфигурация у последнего асимметрического
| центра сохраняется
СН2 ОН
-
глицериновый альдегид
Тетрозы С 4 ( Н 2О)4 содержат два хиральных атома углерода и существуют в виде
-
стереоизомеров. В свободном состоянии в клетках человека не встречаются и
образуются в качестве промежуточных соединений при метаболизме глюкозы в пентозофосфатном цикле( см. задания в конце лекции ) .
Пентозы.
Состав пентозы С5(Н 2О)5, или С5 Н10 О5. Различают два вида: альдозы и кетозы. Альдозы содержат три хиральных атома , и образуют 8 стереоизомеров ( четыре принадлежат D- ряду, четыре L – ряду ).
В организме человека встречаются D- рибоза, D- ксилоза, в небольшом количестве
D- арабиноза и дезоксиальдопентоза - D - 2- дезоксирибоза.
Кетоза D- рибулоза содержит во втором положении оксо-группу. Большинство природных кетоз содержит оксо-группу в положении 2 углеродного скелета. Это вызвано тем, что альдозы и 2- кетозы могут превращаться друг в друга в процессе изомеризации .
1СНО СНО СНО СНО СН2 ОН
| | | | |
Н –С-ОН d Н –С-ОН d НО –С-Н l Н –С –Н С=О
| | | | |
Н-С-ОН d НО-С-Н l Н-С-ОН d Н-С-ОН d Н- С-ОН d
| | | | |
Н-С-ОН d Н-С-ОН d Н-С-ОН d Н-С-ОН d Н-С-ОН d
| | | | |
5 СН2 ОН СН2 ОН СН2 ОН СН2 ОН СН2 ОН
D-рибулоза(d d)
D - рибоза ( d d d) D- ксилоза ( d l d ) D- арабиноза(d d l ) D - 2- дезоксирибоза
Две пентозы D- Рибоза ( d d d ) и D-арабиноза(d d l ) в растворе взаимно превращаются друг в друга. Промежуточным соединением является D-рибулоза. (d d). В точности также в процессе изомеризации D- рибулоза может превращаться в оба углевода- D-рибозу и D-арабинозу.
Два природных углевода, которые имеют общую кетозу, являются эпимерами, в слабо щелочном растворе превращаются друг в друга; процесс превращения называется - эпимеризацией ( в терминах стереоизомерии- эпимеры- диастереомеры)
D- Рибоза ( d d d ) <——> D-рибулоза(d d) <——> D-арабиноза(d d l )
В более широком понимании- эпимеры- диастереомеры, отличающиеся конфигурацией только одного хирального центра.
Гексозы
Состав гексозы С6(Н 2О)6 или С6 Н12 О6 .
Различают два вида гексоз : альдозы и кетозы
Альдозы содержат четыре хиральных атома , и образуют 16 стереоизомеров.( восемь принадлежат D- ряду, восемь L – ряду )
В биологическом отношении наиболее важное значение для организма человека имеют три альдозы D- стереоряда: D- глюкоза ( d d l d ), D- манноза ( d d l l ),
D – галактоза. ( d l l d ) и кетоза D – фруктоза (d d l ).
1СНО СНО СНО СН2 ОН
| | | |
Н –С-ОН d НО –С-Н l Н –С-ОН l С=О
| | | |
НО-С-Н l НО-С-Н l Н-С-ОН d НО- С- Н l
| | | |
Н-С-ОН d Н-С-ОН d НО-С- Н l Н-С-ОН d
| | | |
Н- С-ОН d Н- С-ОН d Н- С-ОН d Н- С-ОН d
| | | |
6СН2 ОН СН2 ОН СН2 ОН СН2 ОН
D- глюкоза( d d l d) D- манноза ( d d l l ) D– галактоза( d l l d) D– фруктоза (d d l ).
Все перечисленные три альдогексозы- диастереомеры ( эпимеры) .
Изомеризация , эпимеризация
Две альдогексозы связаны взаимными неферментативными превращениями в растворе ( способствует слабощелочная среда ) : эпимеры глюкоза и манноза отличаются конфигурацией у второго атома углерода и превращаются друг в друга и в общую кетозу - фруктозу.
D- глюкоза ( d d l d ) <——> D – фруктоза (d d l ) <——> D- манноза ( d d l l)
В организме эти превращения катализируются ферментами.
Превращение двух других эпимеров : глюкозы и галактозы, которые отличаются конфигурацией третьего атома углерода, спонтанно невозможно.
галактоза ( d l l d) <—Х—> глюкоза ( d d l d)
Это сложный ферментативный процесс и в растворе углеводов in vitro не происходит.
Аминосахара
Наибольшее значение имеют D- 2- глюкозамин и D- 2- галактозамин , которые встречаются в природе в виде аминопроизводных или N- ацильных производных и находятся в составе гетерополисахаридов. В биохимических реакциях образуются из моносахаридов с участием амида глутаминовой кислоты( глутамина)
СНО
|
H –C- NН2 d
|
НО-С-Н l
|
Н-С-ОН d
|
Н-С-ОН d
| D- 2- глюкозамин
СН2 ОН