Биологически активные вещества растительного происхождения

1. Биоорганическая химия как наука: определение, задачи, методы исследования. Значение в системе высшего медицинского образования.

Биоорганическая химия — наука, которая изучает связь между строением органических веществ и их биологическими функциями. Как самостоятельная наука сформировалась во второй половине XX века на стыке биохимии и органической химии и связана с практическими задачами медицины, сельского хозяйства, химической, пищевой и микробиологической промышленности.

Методы: Основной арсенал составляют методы органической химии, для решения структурно-функциональных задач привлекаются разнообразные физические, физико-химические, математические и биологические методы.

Объекты изучения:

ü Нуклеиновые кислоты

ü Белки

ü Пептиды

ü Углеводы

ü Липиды

ü Биополимеры смешанного типа

ü Витамины

ü Гормоны

ü Феромоны

ü Антибиотики

ü Природные сигнальные вещества

ü Биологически активные вещества растительного происхождения

ü Внутриклеточные регуляторы

ü Синтетические регуляторы (лекарственные препараты, пестициды и т. п.).

 

Классификация органических веществ по строению углеродной цепи и природе функциональных групп.

3. Строение важнейших классов органических соединений: углеводородов, спиртов, тиоспиртов, фенолов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, простых и сложных эфиров, аминов, амидов, нитросоединений.

Гомологический ряд	Общая формула
Алканы	CnH2n+2
Алкены	CnH2n
Алкины	CnH2n-2
Диены	CnH2n-2
Циклоалканы	CnH2n
Арены	CnH2n-6
Моногалогеналканы	CnH2n+1X
Дигалогеналканы	CnH2n+X2
Предельные одноатомные спирты	CnH2n+1OH или CnH2n+2O
Альдегиды	CnH2n+1COH или CnH2nO
Предельные одноосновные карбоновые кислоты	CnH2n+1СООH или CnH2nО2
Простые эфиры	CnH2n+2О
Первичные амины	CnH2n+1NH2 или CnH2n+3N
Аминокислоты	(NH2)CnH2nCOOH
Трехатомный спирт	CnH2n-1(OH)3
Сложные эфиры	CnH2nO2
Тиоспирты	CnH2n+1SH
Тиоэфиры	CnH2n+2S
Нитросоединения	CnH2n+1NO2
Амиды	СnH2n+1NR1R2

 

 

4. Номенклатура органических соединений: тривиальная, рациональная, международная. Принципы образования названий органических соединений по номенклатуре ИЮПАК.

В настоящее время для наименования органических соединений применяются три типа номенклатуры: тривиальная, рациональная и систематическая номенклатура — номенклатура IUPAC (ИЮПАК) — International Union of Pure and Applied Chemistry (Международного союза теоретической и прикладной химии).

Тривиальная (историческая) номенклатура— первая номенклатура, возникшая в начале развития органической химии, когда не существовало классификации и теории строения органических соединений. Органическим соединениям давали случайные названия по источнику получения (щавелевая кислота, яблочная кислота, ванилин), цвету или запаху (ароматические соединения), реже — по химическим свойствам (парафины). Многие такие названия часто применяются до сих пор. Например: мочевина, толуол, ксилол, индиго, уксусная кислота, масляная кислота, валериановая кислота, гликоль, аланин и многие другие.

Рациональная номенклатура— по этой номенклатуре за основу наименования органического соединения обычно принимают название наиболее простого (чаще всего первого) члена данного гомологического ряда. Все остальные соединения рассматриваются как производные этого соединения, образованные замещением в нем атомов водорода углеводородными или иными радикалами (например: триметилуксусный альдегид, метиламин, хлоруксусная кислота, метиловый спирт). В настоящее время такая номенклатура применяется только в тех случаях, когда она дает особенно наглядное представление о соединении.

Систематическая номенклатура — номенклатура IUPAC — международная единая химическая номенклатура. Систематическая номенклатура основывается на современной теории строения и классификации органических соединений и пытается решить главную проблему номенклатуры: название каждого органического соединения должно содержать правильные названия функций (заместителей) и основного скелета углеводорода и должно быть таким, чтобы по названию можно было написать единственно правильную структурную формулу.

Процесс создания международной номенклатуры был начат в 1892 г. (Женевская номенклатура), продолжен в 1930 г. (Льежская номенклатура), с 1947 г. дальнейшее развитие связано с деятельностью комиссии ИЮПАК по номенклатуре органических соединений.

При составлении названия вещества по его структурной формуле (и наоборот) необходимо последовательно выполнить следующие действия:

1. Найти основную (по старшинству) характеристическую группу и выбрать для нее обозначение в суффиксе.

2. Найти главную углеродную цепь (цикл), включающую основную характеристическую группу, ипронумеровать ее с того конца цепи, ближе к которому расположена старшая группа. Если таких возможностей несколько, то нужно учитывать наличие:

а) других характеристических групп (по старшинству);
б) двойной связи;
в) тройной связи;
г) других заместителей (по алфавиту).

3. К названию главной цепи добавить суффикс, обозначающий степень насыщенности связей. Если в молекуле несколько кратных связей, в суффиксе нужно указать их число, а после суффикса - арабскими цифрами их положение в углеродной цепи. Далее в суффикс включается название старшей характеристической группы с указанием ее положения арабской цифрой.

4. С помощью приставок (префиксов) обозначить заместители (боковые цепи, младшие характеристические группы) и расположить их по алфавиту. Положение заместителя нужно указать цифрой перед приставкой.

5. Расставить цифровые приставки, указывающие количество повторяющихся структурных элементов (они не учитываются при алфавитном размещении префиксов).

6. Расставить знаки препинания: все цифры отделить от слов дефисом, а друг от друга - запятыми.

5. Природа химических связей в органических соединениях: электронное строение соединений углерода, гибридизация орбиталей.

Представления о природе химической связи в органических соединениях впервые сформулировал Г.Льюис, предположивший, что атомы в молекуле связаны с помощью электронов: пара обобщенных электронов создает простую связь, а две или три пары образуют, соответственно, двойную и тройную связь. Рассматривая распределение электронной плотности в молекулах (например, ее смещение под влиянием электроотрицательных атомов O, Cl и др.) химики смогли объяснить реакционную способность многих соединений, т.е. возможность их участия в тех или иных реакциях.

Электронная формула: 1s²2s²2p²

1. Нормальное состояние атома углерода

В нормальном состоянии атом углерода имеет степень окисления +2.

В данной степени окисления углерод образует оксид – СО

2. Возбужденное состояние атома углерода

В возбужденном состоянии атом углерода имеет степень окисления +4.
В данной степени окисления углерод образует оксид – СО₂

Электронное строение атома углерода определяет ряд особых свойств органических соединений. В частности, органические молекулы не образуют прочных кристаллических решеток, отличаются значительной подвижностью, и органические вещества способны растворяться друг в друге. Такое электронное строение атома углерода обусловливает две характерных его особенности: возможность образовывать четыре ковалентные связи и неспособность к донорно-акцепторному взаимодействию.

Гибридизация орбиталей — гипотетический процесс смешения разных (s, p, d) орбиталей центрального атома многоатомной молекулы с возникновением одинаковых орбиталей, эквивалентных по своим характеристикам.

Тип гибридизации	Число гибридных орбиталей	Геометрия	Структура	Примеры
sp		Линейная		BeF2, CO2, NO2+
sp2		Треугольная		BF3, NO3-, CO32-
sp3		Тетраэдрическая		CH4, ClO4-, SO42-, NH4+
dsp2		Плоскоквадратная		Ni(CO)4, [PdCl4]2-
sp3d		Гексаэдрическая		PCl5, AsF5
sp3d2		Октаэдрическая		SF6, Fe(CN)63-, CoF63

!!!!!!!!!!!!!!!!!!Выберешь какие надо… Я думаю первых 3х будет достаточно))

6. Пространственное строение органических соединений. Конфигурация и конформация. Стереоизомеры: геометрические, оптические

Под изомерией понимают существование молекул с одинаковыми суммарными формулами, но различным строением или расположением атомов в пространстве. Химические и физические свойства изомерных веществ различны. Различают структурную и пространственную изомерию (стереоизомерия).

Структурная изомерия обусловлена различным расположением атомов в молекуле.

Возможны следующие виды структурной изомерии:

1) Изомерия углеродного скелета или изомерия цепи обусловлена различным порядком связи атомов, образующих скелет молекулы органических соединений.

2) Изомерия положения обусловлена различным расположением функциональных групп или кратных связей.

3)Изомерия функциональных групп (межклассовая изомерия)

4) Таутомерия – изомеры отличаются функциональными группами легко переходящими друг в друга.

А) Кето-енольная таутомерия

Б) Лактам- лактимная таутомерия

Пространственная (стереоизомерия)

Различают: 1) геометричекую (цис-, транс-изомерию) Наиболее устойчивы транс-изомеры, поэтому в природе они наиболее распространены.

Углеводороды. Строение, химические свойства.

Углеводороды, как правило, не смешиваются с водой, поскольку атомы углерода и водорода имеют близкую электроотрицательность, и связи в углеводородах…     Ациклические (с открытой цепью) Карбоциклические (с замкнутой цепью) …

Спирты. Тиоспирты. Фенолы. Строение, химические свойства. Применение в медицине.

· По числу гидроксильных групп: — одноатомные спирты (метанол); — двухатомные спирты (этиленгликоль); —… · В зависимости от насыщенности углеводородного заместителя:

Применение спиртов в медицине

Применение спиртов в качестве собственно лекарственных средств не столь заметно, однако многие препараты по формальному наличию гидроксильной группы…

Карбонильные соединения в биоорганической химии. Строение, химические свойства, медикобиологическое значение альдегидов и кетонов.

У альдегидов карбонильный углерод соединен с атомом Н и органической группой R (общая формула RHC=O) Применение альдегидов в медицине. Формальдегид (формалин).Применяют как дезинфицирующее и дезодорирующее средство для мытья рук, обмывания кожи при…

Гирокси-, оксо-, фенолокислоты. Строение, свойства. Биологическая роль, применение в медицине.

Кетокислоты — это карбоновые кислоты, содержащие помимо карбоксильной группы -COOH ещё и карбонильную группу =CO. Примерами кетокислот являются… Фенолокислоты - это производные ароматических углеводородов, которые…  

Амины. Строение, свойства. Биологическое значение биогенных аминов (адреналина, триптамина, серотонина, гистамина) и полиаминов (путресцина, кадаверина).

Ами́ны — органические соединения, являющиеся производными аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.

По числу замещённых атомов водорода различают соответственно первичные (замещен один атом водорода), вторичные (замещены два атома водорода из трех) и третичные (замещены три атома водорода из трех) амины. Четвертичное аммониевое соединение вида [R₄N]⁺Cl^- является органическим аналогом аммониевой соли.

По характеру органической группы, связанной с азотом, различают алифатические CH₃-N<, ароматические C₆H₅-N< и жирно-ароматические (содержат ароматический и алифатический радикалы) амины.

По числу NH₂-групп в молекуле амины делят на моноамины, диамины, триамины и так далее.

Адреналин вырабатывается хромаффинными клетками мозгового вещества надпочечников и участвует в реализацииреакций типа «бей или беги». Его секреция резко повышается при стрессовых состояниях, пограничных ситуациях, ощущении опасности, при тревоге, страхе, при травмах, ожогах и шоковых состояниях.Он вызывает сужение сосудов органов брюшной полости, кожи и слизистых оболочек; в меньшей степени сужает сосуды скелетной мускулатуры, но расширяет сосуды головного мозга

Триптамин является промежуточным звеном при биосинтезе большинства индольных алкалоидов и алкалоидов группыхинина.^[1] Также предполагается, что триптамин играет роль нейромедиатора и нейротрансмитера в головном мозге млекопитающих

Физиологические функции серотонина чрезвычайно многообразны. Серотонин «руководит» очень многими функциями в организме. При снижении серотонина повышается чувствительность болевой системы организма, то есть даже самое слабое раздражение отзывается сильной болью.

Гистамин является одним из эндогенных факторов (медиаторов), участвующих в регуляции жизненно важных функций организма и играющих важную роль в патогенезе ряда болезненных состояний. При различных патологических процессах (анафилактический шок, ожоги, обморожения, сенная лихорадка, крапивница и аллергические заболевания), а также при поступлении в организм некоторых химических веществ количество свободного гистамина увеличивается.

Кадаверин содержится в продуктах гнилостного распада белков; образуется из лизина при его ферментативном декарбоксилировании. Ранее кадаверин относили к т. н. трупным ядам (птомаинам), однако ядовитость кадаверина относительно невелика.

Путресцин — исходное соединение для синтеза двух физиологически активных полиаминов — спермидина и спермина. Эти вещества наряду с путресцином, кадаверином и другими диаминами входят в состав рибосом, участвуя в поддержании их структуры.

Аминоспирты. Строение, свойства. Биологическое значение этаноламина (коламина), холина, ацетилхолина, сфингозина

По взаимному расположению амино- и гидроксильных групп различают 1,2-, 1,3-, 1,4-аминоспирты и т.п.; по степени замещения аминогруппы аминоспирты,… Для аминоспиртов характерны реакции как спиртов, так и аминов, однако в случае… Этаноламин, холин, сфингозин участвуют в образовании фосфолипидов - важнейших липидов клеточных мембран. Они есть во…

Углеводы. Определение, классификация. Биологическая роль.

Углево́ды (сахара, сахариды) — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколькогидроксильных групп^[1]. Название класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было впервые предложено К. Шмидтом в 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой C_x(H₂O)_y, формально являясь соединениями углерода и воды.

Все углеводы состоят из отдельных «единиц», которыми являются сахариды. По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые и сложные. Углеводы, содержащие одну единицу, называются моносахариды, две единицы – дисахариды, от двух до десяти единиц — олигосахариды, а более десяти — полисахариды. Обычные моносахариды представляют собой полиокси-альдегиды (альдозы) или полпоксикетоны (кетозы) с линейной цепью атомов углерода (m = 3—9), каждый из которых (кроме карбонильного углерода) связан с гидроксильной группой. Простейший из моносахаридов — глицериновый альдегид — содержит один асимметрический атом углерода и известен в виде двух оптических антиподов (D и L). Моносахариды быстро повышают содержание сахара в крови, и обладают высоким гликемическим индексом, поэтому их ещё называют быстрыми углеводами. Они легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях. Углеводы, состоящие из 3 или более единиц, называются сложными. Продукты, богатые медленными углеводами постепенно повышают содержание глюкозы и имеют низкий гликемический индекс, поэтому их ещё называют медленными углеводами. Сложные углеводы являются продуктами поликонденсации простых сахаров (моносахаридов) и, в отличие от простых, в процессе гидролитического расщепления способны распадаться на мономеры, с образованием сотни и тысячи молекул моносахаридов

В живых организмах углеводы выполняют следующие функции:

1. Структурная и опорная функции. Углеводы участвуют в построении различных опорных структур. Так целлюлоза является основным структурным компонентомклеточных стенок растений, хитин выполняет аналогичную функцию у грибов, а также обеспечивает жёсткость экзоскелета членистоногих^[1].

2. Защитная роль у растений. У некоторых растений есть защитные образования (шипы, колючки и др.), состоящие из клеточных стенок мёртвых клеток.

3. Пластическая функция. Углеводы входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК)^[7].

4. Энергетическая функция. Углеводы служат источником энергии: при окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды^[7].

5. Запасающая функция. Углеводы выступают в качестве запасных питательных веществ: гликоген у животных, крахмал и инулин — у растений^[1].

6. Осмотическая функция. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы, от концентрацииглюкозы зависит осмотическое давление крови.

7. Рецепторная функция. Олигосахариды входят в состав воспринимающей части многих клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

18. Моносахариды: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. Строение, открытые и циклические формы. Оптическая изомерия. Химические свойства глюкозы, фруктозы. Качественные реакции на глюкозу.

Моносахари́ды (от греческого monos — единственный, sacchar — сахар) — простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов — обычно представляют собой бесцветные, легко растворимые в воде, плохо — в спирте и совсем нерастворимые в эфире, твёрдые прозрачные органические соединения^[3], одна из основных групп углеводов, самая простая форма сахара. Водные растворы имеют нейтральную pH. Некоторые моносахариды обладаютсладким вкусом. Моносахариды содержат карбонильную (альдегидную или кетонную) группу, поэтому их можно рассматривать как производные многоатомных спиртов. Моносахарид, у которого карбонильная группа расположена в конце цепи, представляет собой альдегид и называется альдоза. При любом другом положении карбонильной группы моносахарид является кетоном и называется кетоза. В зависимости от длины углеродной цепи (от трёх до десяти атомов) различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и так далее. Среди них наибольшее распространение в природе получили пентозы и гексозы^[3]. Моносахариды — стандартные блоки, из которых синтезируются дисахариды,олигосахариды и полисахариды.

В природе в свободном виде наиболее распространена D-глюкоза (виноградный сахар или декстроза, C₆H₁₂O₆) — шестиатомный сахар (гексоза), структурная единица (мономер) многих полисахаридов (полимеров) — дисахаридов: (мальтозы, сахарозы и лактозы) и полисахаридов (целлюлоза, крахмал). Другие моносахариды, в основном, известны как компоненты ди-, олиго- или полисахаридов и в свободном состоянии встречаются редко. Природные полисахариды служат основными источниками моносахаридов^[3].

 

Качественная реакция:

Прильём к раствору глюкозы несколько капель раствора сульфата меди (II) и раствор щелочи. Осадка гидроксида меди не образуется. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет. В данном случае глюкоза растворяет гидроксид меди (II) и ведет себя как многоатомный спирт, образуя комплексное соединение.
Нагреем раствор. В этих условиях реакция с гидроксидом меди (II) демонстрирует восстановительные свойства глюкозы. Цвет раствора начинает изменяться. Сначала образуется желтый осадок Cu₂O, который с течением времени образует более крупные кристаллы CuO красного цвета. Глюкоза при этом окисляется до глюконовой кислоты.

2HOСН₂-(СНOH)₄)-СН=O + Cu(OH)₂ 2HOСН₂-(СНOH)₄)-СOOH + Cu₂O↓ + 2H₂O

19. Олигосахариды: строение, свойства. Дисахариды: мальтоза, лактоза, целлобиоза, сахароза. Биологическая роль.

Основная масса олигосахаридов представлена дисахаридами, среди которых важную роль для организма животных играют сахароза, мальтоза и лактоза. Дисахарид целлобиоза имеет важное значение для жизни растений.
Дисахариды (биозы) при гидролизе образуют два одинаковых или различных моносахарида. Для установления их строения необходимо знать, из каких моноз построен дисахарид; в какой форме, фуранозной или пиранозной, находится моносахарид в дисахариде; с участием каких гидроксилов связаны две молекулы простого сахара.
Дисахариды можно разделить на две группы: не восстанавливающие и восстанавливающие сахара.
К первой группе относится трегалоза (грибной сахар). К таутомерии она неспособна: эфирная связь между двумя остатками глюкозы образована с участием обоих глюкозидных гидроксилов
Ко второй группе относится мальтоза (солодовый сахар). Она способна к таутомерии, так как для образования эфирной связи использован только один из глюкозидных гидроксилов и, следовательно, содержит в скрытой форме альдегидную группу. Восстанавливающий дисахарид способен к мутаротации. Он реагирует с реактивами на карбонильную группу (аналогично глюкозе), восстанавливается в многоатомный спирт, окисляется в кислоту
Гидроксильные группы дисахаридов вступают в реакции алкилирования и ацилирования.
Сахароза (свекловичный, тростниковый сахар). Очень распространен в природе. Получается из сахарной свеклы (содержание до 28% от сухого вещества) и сахарного тростника. Является не восстанавливающим сахаром, так как и кислородный мостик образован с участием обеих гликозидных гидроксильных групп

Мальтоза (от англ. malt — солод) — солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений. Мальтоза легко усваивается организмом человека. Расщепление мальтозы до двух остатков глюкозы происходит в результате действия фермента a-глюкозидазы, или мальтазы, которая содержится в пищеварительных соках животных и человека, в проросшем зерне, в плесневых грибах и дрожжах

Целлобиоза — 4-(β-глюкозидо)-глюкоза, дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы, соединённых β-глюкозидной связью; основная структурная единица целлюлозы. Целлобиоза образуется при ферментативном гидролизе целлюлозы бактериями, обитающими в желудочно-кишечном тракте жвачных животных. Затем целлобиоза расщепляется бактериальным ферментом β-глюкозидазой (целлобиазой) до глюкозы, что обеспечивает усвоение жвачными целлюлозной части биомассы.

Лактоза (молочный сахар) С12Н22О11 — углевод группы дисахаридов, содержится в молоке. Молекула лактозы состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы. Применяют для приготовления питательных сред, например при производстве пенициллина. Используют в качестве вспомогательного вещества (наполнителя) в фармацевтической промышленности. Из лактозы получают лактулозу - ценный препарат для лечения кишечных расстройств, например, запора.

20. Гомополисахариды: крахмал, гликоген, целлюлоза, декстрины. Строение, свойства. Биологическая роль. Качественная реакция на крахмал.

Гомополисахариды (гликаны), состоящие из остатков одного моносахарида, могут быть гексозами или пентозами, то есть в качестве мономера может быть использована гексоза или пентоза. В зависимости от химической природы полисахарида различают глюканы (из остатков глюкозы), маннаны (из маннозы), галактаны (из галактозы) и другие подобные соединения. К группе гомополисахаридов относятся органические соединения растительного (крахмал, целлюлоза, пектиновые вещества), животного (гликоген, хитин) и бактериального (декстраны) происхождения^[3].

Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Это один из основных источников энергии организма, образующейся в результате обмена веществ. Полисахариды принимают участие в иммунных процессах, обеспечивают сцепление клеток в тканях, являются основной массой органического вещества в биосфере.

Крахма́л (C₆H₁₀O₅)_n — смесь двух гомополисахаридов: линейного — амилозы и разветвлённого — амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Белое аморфное вещество, не растворимое в холодной воде, способное к набуханию и частично растворимое в горячей воде^[3]. Молекулярная масса 10⁵—10⁷ Дальтон. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света при фотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10—30 %, амилопектина — 70—90 %. Молекула амилозы содержит в среднем около 1 000 остатков глюкозы, связанных между собой альфа-1,4-связями. Отдельные линейные участки молекулы амилопектина состоят из 20—30 таких единиц, а в точках ветвления амилопектина остатки глюкозы связаны межцепочечными альфа-1,6-связями. При частичном кислотном гидролизе крахмала образуются полисахариды меньшей степени полимеризации — декстрины (C₆H₁₀O₅)_p, а при полном гидролизе — глюкоза^[5].

Гликоге́н (C₆H₁₀O₅)_n — полисахарид, построенный из остатков альфа-D-глюкозы — главный резервный полисахарид высших животных и человека, содержится в виде гранул в цитоплазме клеток практически во всех органах и тканях, однако, наибольшее его количество накапливается в мышцах и печени. Молекула гликогена построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в линейной последовательности которых, остатки глюкозы соединены посредством альфа-1,4-связями, а в точках ветвления межцепочечными альфа-1,6-связями. Эмпирическая формула гликогена идентична формуле крахмала. По химическому строению гликоген близок к амилопектину с более выраженной разветвлённостью цепей, поэтому иногда называется неточным термином «животный крахмал». Молекулярная масса 10⁵—10⁸ Дальтон и выше^[5]. В организмах животных является структурным и функциональным аналогом полисахарида растений — крахмала. Гликоген образует энергетический резерв, который при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы может быть быстро мобилизован — сильное разветвление его молекулы ведёт к наличию большого числа концевых остатков, обеспечивающих возможность быстрого отщепления нужного количества молекул глюкозы^[3]. В отличие от запаса триглицеридов (жиров) запас гликогена не настолько ёмок (в калориях на грамм). Только гликоген, запасённый в клетках печени (гепатоцитах) может быть переработан в глюкозу для питания всего организма, при этом гепатоциты способны накапливать до 8 процентов своего веса в виде гликогена, что является максимальной концентрацией среди всех видов клеток. Общая масса гликогена в печени взрослых может достигать 100—120 граммов. В мышцах гликоген расщепляется на глюкозу исключительно для локального потребления и накапливается в гораздо меньших концентрациях (не более 1 % от общей массы мышц), тем не менее общий запас в мышцах может превышать запас, накопленный в гепатоцитах.

Целлюло́за (клетча́тка) — наиболее распространённый структурный полисахарид растительного мира, состоящий из остатков альфа-глюкозы, представленных в бета-пиранозной форме. Таким образом, в молекуле целлюлозы бета-глюкопиранозные мономерные единицы линейно соединены между собой бета-1,4-связями. При частичном гидролизе целлюлозы образуется дисахарид целлобиоза, а при полном — D-глюкоза. В желудочно-кишечном тракте человека целлюлоза не переваривается, так как набор пищеварительных ферментов не содержит бета-глюкозидазу. Тем не менее, наличие оптимального количества растительной клетчатки в пище способствует нормальному формированию каловых масс^[5]. Обладая большой механической прочностью, целлюлоза выполняет роль опорного материала растений, например, в составе древесины её доля варьирует от 50 до 70 %, а хлопок представляет собой практически стопроцентную целлюлозу

Качественная реакция на крахмал проводиться со спиртовым раствором йода. При взаимодействии с йодом крахмал образует комплексное соединение сине-фиолетового цвета

 

Гетерополисахариды. Строение и биологическая роль гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфатов, гепарина.

Гиалуро́новая кислота́ (гиалурона́т, гиалурона́н) — несульфированный гликозаминогликан, входящий в составсоединительной,… Гепари́н (от др.-греч. ἧπαρ — печень) — кислый… Хондроитинсульфаты — полимерные сульфатированные гликозаминогликаны. Являются специфическими компонентами хряща.…

Липиды. Определение, классификация. Простые липиды. Строение, свойства, биологическая роль.

Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — широкая группа органических соединений, включающая жирные кислоты, а также их производные, как по радикалу, так и покарбоксильной группе.

Классификация липидов, как и других соединений биологической природы, — весьма спорный и проблематичный процесс. Предлагаемая ниже классификация является далеко не единственной. Она основывается, прежде всего, на структурных и биосинтетических особенностях разных групп липидов.

Простые липиды

· Жирные кислоты

· Жирные альдегиды

· Жирные спирты

· Предельные углеводороды с длинной алифатической цепочкой

· Сфингозиновые основания

· Воски

Сложные липиды

· Полярные

· Фосфолипиды

· Гликолипиды

· Фосфогликолипиды

· Сфинголипиды

· Мышьяколипиды

· Нейтральные

· Ацилглицериды

· Триглицериды (Жиры)

· Диглицериды

· Моноглицериды

· Церамиды

· Эфиры стеринов

· N-ацетилэтаноламиды

Биологические функции

Энергетическая (резервная) функция

Функция теплоизоляции

Структурная функция

Фосфолипиды составляют основу биослоя клеточных мембран, холестерин — регулятор текучести мембран. У архей в состав мембран входят производные изопреноидных углеводородов. Воски образуют кутикулу на поверхности надземных органов (листьев и молодых побегов) растений. Их также производят многие насекомые (так, пчёлы строят из них соты, а червецы и щитовки образуют защитные чехлы).

Регуляторная

· Витамины — липиды (A, D, E, K)

· Гормональная (стероиды, эйкозаноиды, простагландины и прочие.)

· Кофакторы (долихол)

· Сигнальные молекулы (диглицериды, жасмоновая кислота; МP3-каскад)

Защитная (амортизационная)

Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах

Сложные липиды. Фосфолипиды. Сфинголипиды. Гликолипиды. Строение, биологическая роль.

3. Сульфолипиды по своему значению и структуре сходны с гликолипидами, но дополнительно содержат остатки серной кислоты; обнаружены в мембранах… Хим. и физ. свойства Л. определяются наличием в их молекулах как полярных…

Неомыляемые липиды. Холестерин. Строение, биороль. Стероидные гормоны

К неомыляемым относятся производные углеводородов (высшие спирты, кетоны, высшие карбоновые кислоты, стероиды) и многие другие вещества. Многие из неомыляемых липидов являются: · низкомолекулярными регуляторами (тромбоксаны, лейкотриены,

Гетероциклические соединения. Классификация, строение, медикобиологическое значение.

Гетероциклические соединения (гетероциклы) — органические соединения, содержащие циклы, в состав которых наряду с углеродом входят и атомы других элементов. Могут рассматриваться как карбоциклические соединения с гетерозаместителями (гетероатомами) в цикле. Наиболее разнообразны и хорошо изучены ароматические азотсодержащие гетероциклические соединения. Предельные случаи гетероциклических соединений — соединения, не содержащие атомов углерода в цикле, например, пентазол.

Систематическая номенклатура гетероциклических соединений строится по правилам, предложенным Ганчем и Видманом.

Простые гетероциклы с одним гетероатомом
	Насыщенные гетероциклы	Ненасыщенные гетероциклы
Гетероатом	Азот	Кислород	Сера	Азот	Кислород	Сера
Трёхчленные
Систематическое название	Азиридин	Оксиран	Тииран	Азирин	Оксирен	Тиирен
Тривиальное название	Этиленимин	Этиленоксид	Этиленсульфид	-	-	-
Структура
Четырёхчленные
Систематическое название	Азетидин	Оксетан	Тиетан	Азет	Оксет	Тиет
Тривиальное название	1,3-Пропиленимин	Триметиленоксид	Триметиленсульфид	Азациклобутадиен	-	-
Структура
Пятичленные
Систематическое название	Азолидин	Оксолан	Тиолан	Азол	Оксол	Тиол
Тривиальное название	Пирролидин	Тетрагидрофуран	Тетрагидротиофен	Пиррол	Фуран	Тиофен
Структура
Шестичленные
Систематическое название	Азинан	Оксан	Тиан	Азин	Оксиний	Тииний
Тривиальное название	Пиперидин	Тетрагидропиран	Тетрагидротиопиран	Пиридин	Пирилий	Тиопирилий
Структура

Гетероциклические соединения широко распространены в живой природе и играют важное значение в химии природных соединений и биохимии. Функции, выполняемые этими соединениями весьма широки — от структурообразующих полимеров (производные целлюлозы и других циклических полисахаридов) до коферментов и алкалоидов.

Что же касается до медико-биологического значения гетероциклов, то можно без преувеличения сказать, что подавляющее большинство биологически активных веществ, а также новейших высокоэффективных лекарственных препаратов относятся к группе гетероциклических соединений. Именно здесь встречаются почти все представители группы сильнодействующих веществ – алкалоидов.

Нуклеозиды, нуклеотиды. Азотистые основания пиримидинового и пуринового ряда. Лактим-лактамная таутомерия.

Нуклеозиды могут быть фосфорилированы киназами клетки по первичной спиртовой группе сахара, при этом образуются соответствующие нуклеотиды Нуклеоти́ды — фосфорные эфиры нуклеозидов, нуклеозидфосфаты. Свободные…

По радикалу

· Неполярные: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин, пролин, метионин, фенилаланин, триптофан

· Полярные незаряженные (заряды скомпенсированы) при pH=7: серин, треонин, цистеин, аспарагин, глутамин, тирозин

· Полярные заряженные отрицательно при pH=7: аспартат, глутамат

· Полярные заряженные положительно при pH=7: лизин, аргинин, гистидин

По функциональным группам

· Моноаминомонокарбоновые: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин · Оксимоноаминокарбоновые: серин, треонин · Моноаминодикарбоновые: аспартат, глутамат, за счёт второй карбоксильной группы несут в растворе отрицательный…

По классам аминоацил-тРНК-синтетаз

По путям биосинтеза

По способности организма синтезировать из предшественников

валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан, аргинин,гистидин. · Заменимые глицин, аланин, пролин, серин, цистеин, аспартат, аспарагин, глутамат, глутамин, тирозин.

Пептиды. Белки. Определение, классификация, свойства. Цветные реакции.

Пептиды (греч. πεπτος — питательный) — семейство веществ, молекулы которых построены из остатков α-аминокислот, соединённых в цепь пептидными (амидными) связями —C(O)NH—.

Это природные или синтетические соединения, содержащие десятки, сотни или тысячи мономерных звеньев — аминокислот. Полипептиды состоят из сотен аминокислот, в противоположность олигопептидам, состоящим из небольшого числа аминокислот (не более 10-50), и простым пептидам (до 10).

Белки́ (протеи́ны, полипепти́ды^[1]) — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций создают молекулы белков с большим разнообразием свойств. Кроме того, аминокислотные остатки в составе белка часто подвергаются посттрансляционным модификациям, которые могут возникать и до того, как белок начинает выполнять свою функцию, и во время его «работы» в клетке. Часто в живых организмах несколько молекул разных белков образуют сложные комплексы, например, фотосинтетический комплекс.

Функции белков в клетках живых организмов более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. Так, белки-ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле.

Белки — важная часть питания животных и человека (основные источники: мясо, птица, рыба, молоко, орехи, бобовые, зерновые; в меньшей степени: овощи, фрукты, ягоды и грибы), поскольку в их организмах не могут синтезироваться все необходимые аминокислоты и часть должна поступать с белковой пищей. В процессе пищеварения ферменты разрушают потреблённые белки до аминокислот, которые используются для биосинтеза собственных белков организма или подвергаются дальнейшему распаду для получения энергии.

Классификация по типу строения

По общему типу строения белки можно разбить на три группы:

1. Фибриллярные белки — образуют полимеры, их структура обычно высокорегулярна и поддерживается, в основном, взаимодействиями между разными цепями. Они образуют микрофиламенты, микротрубочки, фибриллы, поддерживают структуру клеток и тканей. К фибриллярным белкам относятся кератин и коллаген.

2. Глобулярные белки — водорастворимы, общая форма молекулы более или менее сферическая.

3. Мембранные белки — имеют пересекающие клеточную мембрану домены, но части их выступают из мембраны в межклеточное окружение и цитоплазму клетки. Мембранные белки выполняют функцию рецепторов, то есть осуществляют передачу сигналов, а также обеспечивают трансмембранный транспорт различных веществ. Белки-транспортёры специфичны, каждый из них пропускает через мембрану только определённые молекулы или определённый тип сигнала.

Цветные реакции:

РЕАКЦИЯ ПИОТРОВСКОГО (БИУРЕТОВАЯ РЕАКЦИЯ)

Образующаяся группа –С(О)–NН– называется пептидной группой, связь С–N,… При взаимодействии дипептида с новой молекулой аминокислоты получается трипептид и т. д.

РЕАКЦИЯ РУЭМАННА (НИНГИДРИНОВАЯ РЕАКЦИЯ (1911))

Реакция идет по схеме:  

РЕАКЦИЯ ФОЛЯ

Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл раствора цистина, прибавляют 0,5 мл 20%-го раствора гидроксида натрия. Смесь нагревают до кипения, а затем…

РЕАКЦИЯ С ФОРМАЛЬДЕГИДОМ

Эта реакция лежит в основе количественного определения a-аминокислот методом… Описание опыта. В пробирку наливают 5 капель 1%-го раствора глицина и прибавляют 1 каплю индикатора метилового…

РЕАКЦИЯ Циммермана

Это реакция на аминокислоту глицин.

Описание опыта. К 2 мл 0,1%-го раствора глицина, доведенного добавлением 10%-го раствора щелочи до рН = 8, приливают 0,5 мл водного раствора о-фталевого диальдегида. Реакционная смесь начинает медленно окрашиваться в ярко-зеленый цвет. Через несколько минут выпадает зеленый осадок.

ОБРАЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ С МЕТАЛЛАМИ

В таких солях ион меди координационными связями соединен с аминогруппами. Описание опыта. В пробирку наливают 3 мл 3%-го раствора сульфата меди(II), добавляют несколько капель 10%-го раствора…

КСАНТОПРОТЕИНОВАЯ РЕАКЦИЯ

Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл раствора тирозина и добавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Смесь нагревают до появления желтой… 30. Уровни организации белков: первичная, вторичная, третичная и четвертичная…

Уровни организации

 

Уровни структурной организации белков: 1 — первичная, 2 — вторичная, 3 — третичная, 4 — четвертичная

Первичная структура

Важными особенностями первичной структуры являются устойчивые сочетания аминокислотных остатков, выполняющие определённую функцию и встречающиеся во…

Вторичная структура

· α-спирали — плотные витки вокруг длинной оси молекулы, один виток составляют 3,6 аминокислотных остатка, и шаг спирали составляет 0,54… · β-листы (складчатые слои) — несколько зигзагообразных полипептидных… · π-спирали;

Третичная структура

· ковалентные связи (между двумя остатками цистеина — дисульфидные мостики); · ионные связи между противоположно заряженными боковыми группами… · водородные связи;

Четвертичная структура

31. Витамины. Общая характеристика, биологическая роль. Строение и свойства витаминов А1, В1, В2, В6, РР, С. Витами́ны (от лат. vita — «жизнь») — группа низкомолекулярных… Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров…