1. Строение и номенклатура органических соединений. Химическая связь. Электронные эффекты

1.1 Введение

Биоорганическая химия изучает строение и свойства веществ, участвующих в процессах жизнедеятельности, в непосредственной связи с познанием их биологических функций.

Биологические функции органических веществ изучаются главным образом в курсах биологической химии и физиологии. Биоорганическая химия как учебная дисциплина основное внимание уделяет вопросам строения и реакционной способности биологически значимых соединений.

Как самостоятельная наука биоорганическая химия возникла во второй половине XX века. Основные объекты её изучения — биологические полимеры (биополимеры) и биорегуляторы.

Биополимеры — высокомолекулярные природные соединения. Они являются структурной основой всех живых организмов и играют важную роль в процессах жизнедеятельности. К биополимерам относят пептиды и белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. В эту группу включают и липиды, которые сами по себе не являются высокомолекулярными соединениями, но в организме обычно связаны с другими биополимерами.

Биорегуляторы — соединения, которые химически регулируют обмен веществ. К ним относят витамины, гормоны, многие синтетические биологически активные соединения, в том числе лекарственные вещества.

Биоорганическая химия неразрывно связана с органической химией, т.к. большинство компонентов живой материи представлено органическими соединениями. Они могут синтезироваться в организме, поступать извне или модифицироваться в нем. Живой организм является «химическим производством», в каждой клетке его непрерывно протекают тысячи различных химических реакций, обеспечивающих существование и развитие организма.

Совокупность химических реакций, протекающих в организме, называют обменом веществ, или метаболизмом. Вещества, образующиеся в клетках, тканях и органах растений и животных в процессе метаболизма, назы­вают метаболитами.

Метаболизм включает два направления — катаболизм и анаболизм.

К катаболизму относят реакции распада веществ, попадающих в организм с пищей. Как правило, они сопровождаются окислением органических соединений и протекают с выделением энергии.

Анаболизм представляет собой синтез сложных молекул из более простых, в результате которого осуществляется образование и обновление структурных элементов живого организма.

Метаболические процессы протекают с участием ферментов, т. е. специфических белков, которые находятся в клетках организма и играют роль катализаторов биохимических процессов (биокатализаторы).

Метаболиты — естественные, присущие организму вещества. С другой стороны, существуют соединения, называемые антиметаболитами, т. е. являющиеся антагонистами естественных метаболитов. К ним относятся природные или синтетические биологически активные соединения, близкие по строению к метаболитам и вступающие с ними в конкуренцию в биохимических процессах. Антиметаболиты (в силу структурного сходства) способны вступать вместо метаболитов в биохимические реакции, которые с их участием заканчиваются иным результатом, чем с участием метаболитов.

Значение биоорганической химии для биологии и медицины.

Установление строения таких биополимеров, как белки и нуклеиновые кислоты, стимулировало развитие представлений о матричном биосинтезе белка и роли нуклеиновых кислот в хранении и передаче генетической информации. Возможность синтетического получения аналогов природных соединений помогает выяснить механизм действия химического соединения в клетке. Поэтому биоорганическая химия играет большую роль в выяснении таких важнейших вопросов, как молекулярный механизм иммунитета, процессов зрения, дыхания, памяти, нервной проводимости, а также механизм действия ферментов и лекарственных веществ.