Перечень вопросов для подготовки к экзамену по дисциплине Основы молекулярной биомедицины
 Скачать 1.51 Mb.
|
|
30. Аминоспирты, биологическая роль, реакционная способность. Аминоспирты, аминоалкоголи — алифатические органические соединения, содержащие —NH2 или —NR1R2 и —ОН группы у разных атомов углерода в молекуле. Низшие аминоспирты представляют собой высококипящие маслянистые жидкости со свойствами оснований. По взаимному расположению амино- и гидроксильных групп различают 1,2-, 1,3-, 1,4-аминоспирты и т.п.; по степени замещения аминогруппы аминоспирты, подобно аминам, делят на первичные, вторичные и третичные. ХОЛИН в животных организмах принимает участие в регулировании обмена веществ. Может входить в состав липидов, образуя фосфолипиды. Ацилированием холина получают ацитилхолин (холинацетат), который является мощным медиатором в передаче нервных импульсов. Выделяется окончаниями нервных клеток. Простейшим аминоспиртом является 2-аминоэтанол (этаноламин) НО-СН2- СН2-NH2 с тривиальным названием КОЛАМИН. Входит в состав фосфолипидов тканей животных (кефалинов). Для аминоспиртов характерны реакции как спиртов, так и аминов, однако в случае близкого расположения амминной и гидроксильной группы из-за взаимного влияния их реакционная способность несколько понижена. Аминоспиртами называют соединения, содержащие в молекуле одновременно амино- и гидроксигруппы. Эти две функциональные группы непрочно удерживаются у одного атома углерода, в результате чего происходит отщепление аммиака или воды. Простейшим представителем аминоспиртов является 2-аминоэтанол - соединение, в котором обе группы расположены у соседних атомов углерода. 2-Аминоэтанол (тривиальное название коламин) является структурным компонентом сложных липидов – фосфатидилэтаноламинов. С сильными кислотами 2-аминоэтанол образует устойчивые соли. Важная роль в организме принадлежит аминоспиртам, содержащим в качестве структурного фрагмента остаток пирокатехина. Они носят общее название катехоламинов. К этой группе относятся представители образующихся в организме биогенных аминов. К катехоламинам принадлежат дофамин, норадреналин и адреналин, выполняющие, как и ацетилхолин, роль нейромедиаторов. Адреналин участвует в регуляции сердечной деятельности, при физиологических стрессах он выделяется в кровь («гормон страха»). 31. Аминофенолы, свойства, строение. Аминофенолы - это соединения, содержащие две функциональные гр. –ОН и –NН 2 в положениях: о-, м-, п-. Аминофенолы синтезируют омылением 2-нитрохлорбензола р-ром NaOH с послед. восстановлением о-нитрофенола водородом. Применяют аминофенолы в произ-ве сернистых и азокрасителей. Кроме того, n аминофенол и его производные, напр. метол, глицин, амидол, а также о- аминофенол,-проявители в фотографии, n- и о-аминофенолы-промежут. продукты для крашения меха в коричневый цвет. N-Метильное производное - о-аминофенола- краситель для волос (коричневый цвет), м -аминофенол- промежут. продукт в произ-ве n-аминосалициловой к-ты. 32. Гидроксикислоты, реакционная способность, строение. Гидроксикислоты – органические соединения, содержащие в молекуле 2 функциональные группы: –ОН (гидроксильную) и –СООН (карбоксильную). В зависимости от количества карбоксильных групп различают одно-, двух-, трех- и многоосновные кислоты; по количеству гидроксильных групп (включая гидроксильную группу, входящую в карбоксил) – двух, трех- и многоатомные гидроксикислоты. По строению углеводородного радикала гидроксикислоты делятся на алифатические (насыщенные и ненасыщенные), ароматические, гетероциклические. Структурная изомерия определяется строением углеводородного радикала, положением функциональных групп и их взаимным расположением. Различают α-, β–, γ– и т.д. гидроксикислоты: Для гидроксикислот, содержащих хотя бы один асимметрический атом углерода (С * ), характерна оптическая изомерия. Атом углерода является асимметрическим, если он связан с четырьмя различными заместителями: Оптические изомеры, у которых предпоследний гидроксил расположен справа, называют D-конфигурацией, слева – L-конфигурацией: Кислотно-основные свойства. В гетерофункциональных соединениях в зависимости от природы функциональных групп и их местоположения в молекуле возможно усиление или наоборот ослабление некоторых свойств, характерных для монофункциональных соединений. Например, кислотность гидроксикислот выше, чем незамещенных кислот. У альфа-гидроксикислот функциональные группы близки, но внутримолекулярного взаимодействия между ними не происходит из-за неустойчивости трехчленных циклов, которые могли бы при этом образоваться. При нагревании альфа-гидроксикислот претерпевают межмолекулярную циклизацию с образованием продуктов, называемых лактидами. Лактиды содержат две сложноэфирные группы: Лактиды, являясь сложными эфирами, в условиях кислотного или основного катализа способны гидролизоваться с образованием исходных гидроксикислот. Особое свойство альфа-гидроксикислот заключается в их способности разлагаться при нагревании в присутствии минеральных кислот с образованием карбонильных соединений и муравьиной кислоты: Бета-гидроксикислоты. У них протекает реакция элиминирования молекулы воды с образованием альфа,бета-ненасыщенных кислот: R-CH(X)-CH 2 -COOH R-CH=CH-COOH Реакции элиминирования протекают в мягких условиях. Это объясняется высокой протонной подвижностью альфа-атома водорода, обусловленной электронным влиянием двух электронно-акцепторных групп (Х и СООН). Гамма-гидроксикислоты. Они при нагревании подвергаются внутримолекулярной циклизации. Из гидроксикислот образуются циклические сложные эфиры – лактоны. Они образуются легко уже при незначительном нагревании, а также в кислой среде: Многоосновные гидроксикилоты. Их примерами служат: яблочная, лимонная, изолимонная кислоты. Янтарная и фурамовая кислоты являются участниками цикла трикарбоновых кислот или цикла Кребса. 33. Оксокислоты, реакционная способность, строение Оксокислоты – гетерофункциональные соединения, содержащие карбоксильную и карбонильную (альдегидную или кетонную) группы. В зависимости от взаимного расположения этих групп различают a, b -, g — и т.д. оксокарбоновые кислоты. Химические свойства Оксокислоты вступают в реакции, характерные для карбоксильной и карбонильной групп. Отличительная черта оксокислот – легкость, с которой протекает их декарбоксилирование. a -Оксокислоты легко отщепляют СO 2 и СО при нагревании в присутствии серной кислоты. b-Оксокислоты неустойчивы и самопроизвольно декарбоксилируются с образованием кетонов. b -Оксокислоты и их эфиры обладают специфическими свойствами, которые связаны с их повышенной СН-кислотностью. Повышенная подвижность протонов метиленовой группы обусловлена электроноакцепторным влиянием двух карбонильных групп. В результате b -оксокислоты существуют в виде двух таутомерных форм: кетонной и енольной, причем содержание енольной формы в равновесной смеси значительное. Енольные формы дополнительно стабилизируются за счет наличия в них системы сопряженных p -связей и внутримолекулярной водородной связи. Центральное место среди b -оксокислот и их производных занимает ацетоуксуный эфир (этиловый эфир ацетоуксусной кислоты). Существование в виде двух таутомерных форм обуславливает его двойственную реакционную способность. Как кетон, ацетоуксусный эфир присоединяет нуклеофильные реагенты: HCN, NaHSO 3 , фенилгидразин. Как енол, присоединяет бром, образует хелатные комплексы с ионами переходных металлов, ацилируется хлорангидридами кислот. При действии на ацетоуксусный эфир какого-либо реагента в реакцию вступает один из таутомеров. Поскольку второй таутомер за счет смешения равновесия восполняет убыль первого, таутомерная смесь реагирует в данном направлении как единое целое. Ацетоуксусный эфир широко применяется в органическом синтезе как исходное вещество для получения кетонов, карбоновых кислот, гетерофункциональных соединений, в том числе производных гетероциклов, представляющих интерес в качестве лекарственных средств. Так, производные пиразолона используют как исходные вещества в синтезе ненаркотических анальгетиков – антипирина, амидопирина и анальгина. 34. Кетокислоты, реакционная способность, строение. Карбоновые кислоты, углеводородный радикал которых содержит карбонильную группу, называются оксокислотами. По взаимному расположению карбоксильной и карбонильной групп различают -, β-, γ- и т.д. оксокислоты. Общая формула: Реакционная способность Оксокислоты более сильные кислоты, чем карбоновые (влияние акцепторной карбонильной группы), реакции идут по двум функциональным группам. -Оксокислоты Реакции по карбонильной и карбоксильной группам Специфические свойства -, β-Оксокислоты легко декарбоксилируются при нагревании и под действием сильных кислот. -Оксокислоты легко окисляются. β-Оксокислоты 1. СН-кислотность ацетоуксусного эфира (кето-енольная таутомерия). По правилу Эльтекова-Эрленмейера енольные формы альдегидов и кетонов неустойчивы и их содержание незначительно (2,5 10 -4 %). Но при введении акцептора к -СН 2 -группе ее СН-кислотность значительно возрастает, что приводит к значительному увеличению соединения енольной формы. Ацетоуксусный эфир является достаточно сильной СН-кислотой, подвижность протона в -положении приводит к образованию енола. Стабильность енольной формы обусловлено образованием водородной связи между протоном гидроксильной группы и и атолмом кислорода карбонильной. Другие примеры кето-енольной таутомерии: Образование водородной связи обуславливает компланарность фрагмента (С=СН-С=О), что является следствием эффекта сопряжения. Качественной реакцией на енольную форму является реакция с FeCl 3 , при этом наблюдается сине-фиолетовое окрашивание за счет образования комплексов Fe +3 с участием енольной формы молекул. Проявлением СН-кислотности ацетоуксусного эфира являются реакции со щелочными металлами, алкоголятами, амидами металлов, с реактивами Гриньяра. 35. Нуклеозиды: строение, номенклатура, функция. Нуклеозиды – это N-гликозиды, образованные нуклеиновыми основаниями и рибозой или дезоксирибозой. Между аномерным атомом углерода моносахарида и атомом азота в положении 1 пиримидинового цикла или атомом азота в положении 9 пуринового цикла образуется b –гликозидная связь. В зависимости от природы моносахаридного остатка нуклеозиды делят на рибонуклеозиды (содержат остаток рибозы) и дезоксирибонуклеозиды (содержат остаток дезоксирибозы). Названия нуклеозидов строят на основе тривиальных названий нуклеиновых оснований, добавляя окончание –идин для производных пиримидина и -озин для производных пурина. К названиям дезоксирибонуклеозидов добавляют приставку дезокси-. Исключение составляет нуклеозид, образованный тимином и дезоксирибозой, к которому приставка дезокси- не добавляется, так как тимин образует нуклеозиды с рибозой лишь в очень редких случаях. Для обозначения нуклеозидов используются однобуквенные обозначения, входящих в их состав нуклеиновых оснований. К обозначениям дезоксирибонуклеозидов ( за исключением тимидина) добавляется буква ”д”. Наряду с представленными на схеме основными нуклеозидами в составе нуклеиновых кислот встречаются минорные нуклеозиды, содержащие модифицированные нуклеиновые основания. В природе нуклеозиды встречаются также в свободном состоянии, преимущественно в виде нуклеозидных антибиотиков, которые проявляют противоопухолевую активность. Нуклеозиды-антибиотики имеют некоторые отличия от обычных нуклеозидов в строении либо углеводной части, либо гетероциклического основания, что позволяет им выступать в качестве антиметаболитов, чем и объясняется их антибиотическая активность. Как N-гликозиды, нуклеозиды устойчивы к действию щелочей, но расщепляются под действием кислот с образованием свободного моносахарида и нуклеинового основания. Пуриновые нуклеозиды гидролизуются значительно легче пиримидиновых. 36. Классы нуклеиновых кислот: строение и функция. Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами. Различают четыре уровня структурной организации нуклеиновых кислот: первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Первичная структура представляет собой цепочки из нуклеотидов, соединяющихся через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Вторичная структура — это две цепи нуклеиновых кислот, соединённые водородными связями. Стоит отметить, что цепи соединяются по типу «голова-хвост» (3' к 5'), по принципу комплементарности (азотистые основания находятся внутри этой структуры). Третичная структура, или же спираль, образуется за счет радикалов азотистых оснований (образуются водородные дополнительные связи, которые и сворачивают эту структуру, тем самым обуславливая её прочность). И, наконец, четвертичная структура — это комплексы гистонов и нитей хроматина. Важнейшие функции нуклеиновых кислот – передача, хранение и реализация (процесс воплощения в биологически активных веществах) наследственной информации. 37. Биологические функции и классификация липидов. ЛИПИДАМИ называются сложные органические вещества биологической природы нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях. ЛИПИДЫ являются основным продуктом питания. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЛИПИДОВ. 1 .Структурная. Липиды являются обязательным структурным компонентом биологических мембран клеток. 2.Резервная. ЛИПИДЫ могут откладываться в запас. 3.Энергетическая. Было установлено, что при окислении 1 гр. ЛИПИДОВ до конечных продуктов выделяется 9,3 ккал энергии. 4.Механическая. ЛИПИДЫ подкожной жировой клетчатки, соединительной ткани предохраняют внутренние органы от механических повреждений. 5 .Теплоизолирующая. Защищают организм от переохлаждения и перегревания. 6.Транспортная. ЛИПИДЫ мембран клеток участвуют в транспорте катионов. 7.Регуляторная. Некоторые гормоны являются СТЕРОИДАМИ (АНДРОГЕНЫ, ЭСТРОГЕНЫ, ГЛЮКО- и МИНЕРАЛОКОРТИКОИДЫ), «Местные» гормоны - ПРОСТАГЛАНДИНЫ, ПРОСТАЦИКЛИНЫ, тромбоксаны, лейкотриены образуются в организме из ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫХ ВЖК, входящих в состав ЛИПИДОВ. 8.Участвуют в передаче нервного импульса. 9.Являются источником эндогенной воды. При окислении 100 гр. ЛИПИДОВ выделяется 107гр эндогенной воды. 10.Растворяющая роль. В ЛИПИДАХ растворяются витамины A, D, E, К 38. Строение и свойства омыляемых липидов. Омыляемые липиды - это биогеные соединения, содержащие сложноэфирные ( иногда амидные) связи и легко гидролизующиеся в водных растворах кислот и щелочей. В состав липидов входят следующие обязательные структурные компоненты – спирты и высшие жирные кислоты. Спирты: - высшие одноатомные СН 3 -(СН 2 ) 14 СН 2 -ОН цетиловый спирт - трехатомный спирт – глицерин - двухатомный аминоспирт – сфингозин Характеристика кислот, входящих в состав омыляемых липидов (ЖК) 1) Содержат четное число атомов углерода С4-С22, (с С16 - высшие жирные кислоты (ВЖК)) наиболее часто встречаются С16-С18. 2) Могут быть насыщенными (ВЖК – твердые) и ненасыщенные – жидкие. 3) Ненасыщенные ЖК содержат двойные связи, начиная как правило с С9, но есть другие ( -3 двойная связь у третьего с конца цепочки углерода) 4) Двойные связи не сопряжены, разделены метиленовой группой –СН 2 – 5) Преобладают ненасыщенные ЖК цис-конформации СООН 6) являются поверхностноактивными веществами. В структуре выделяют полярную гидрофильную «голову» -СООН и неполярный гидрофобный «хвост» УВ радикал. Наиболее важные представители ЖК и их источники 1.С 3 Н 7 СООН – масляная (коровье молоко, сливочное масло) 2.С 5 Н 11 СООН – капроновая (козье молоко) Высшие жирные кислоты (ВЖК) 1.С 15 Н 31 СООН – пальмитиновая (пальмовое масло) 2.С 17 Н 35 СООН – стеариновая (свиной, говяжий жир) Ненасыщенные ВЖК (растительные масла) 1. С 17 Н 33 СООН олеиновая содержит одну -связь (оливковое масло) 2.С 17 Н 31 СООН линолевая кислота содержит две -связи (подсолнечное, соевое, кукурузное масло) 3.С 17 Н 29 СООН ( -3)линоленовая кислота содержит три -связи (льняное масло, рыбий жир). 4.С 19 Н 31 СООН арахидоновая кислота содержит четыре -связи (образуется в организме из линолевой) Простые омыляемые липиды Простые омыляемые липиды – это биогенные соединения, образованные карбоновыми (жирными) кислотами и спиртами Примеры простых липидов: 1. Триацилглицерины (твердые –жиры; жидкие - масла) имеют общую формулу Этот триацилглицерин имеет твердую консистенцию т.к. в его составе больше насыщенных ВЖК. (олеиновая, пальмитиновая, стеариновая) 2. Воски бывают растительного и животного происхождения. В составе растений 80% от всех липидов. Защищают от вредителей, болезней, потери воды. Животные – пчелиный воск, спермацет ( в черепной полости кашалота) Воски – сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных спиртов 3. Церамиды амиды аминоспирта сфингозина и ЖК. Содержатся в незначительных количествах в тканях растений и животных. Являются предшественниками сложных липидов. Сфингозин |