Τι είναι η βιοοργανική χημεία. Αντικείμενο βιοοργανικής χημείας

ΔΙΑΛΕΞΗ 1

Βιοοργανική χημεία (BOC), η σημασία της στην ιατρική

Το HOH είναι μια επιστήμη που μελετά τη βιολογική λειτουργία των οργανικών ουσιών στο σώμα.

Το HOB εμφανίστηκε στο δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα. Τα αντικείμενα της μελέτης του είναι βιοπολυμερή, βιορυθμιστές και μεμονωμένοι μεταβολίτες.

Τα βιοπολυμερή είναι φυσικές ενώσεις υψηλής μοριακής απόδοσης που αποτελούν τη βάση όλων των οργανισμών. Πρόκειται για πεπτίδια, πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες, νουκλεϊκά οξέα (NA), λιπίδια κ.λπ.

Οι βιορυθμιστές είναι ενώσεις που ρυθμίζουν χημικά το μεταβολισμό. Πρόκειται για βιταμίνες, ορμόνες, αντιβιοτικά, αλκαλοειδή, φάρμακα κ.λπ.

Η γνώση της δομής και των ιδιοτήτων των βιοπολυμερών και των βιορυθμιστών καθιστά δυνατή την κατανόηση της ουσίας των βιολογικών διεργασιών. Έτσι, η καθιέρωση της δομής των πρωτεϊνών και του ΝΑ κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη ιδεών σχετικά με τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών μήτρας και τον ρόλο του ΝΑ στη διατήρηση και τη μετάδοση της γενετικής πληροφορίας.

Το HOC παίζει σημαντικό ρόλο στην καθιέρωση του μηχανισμού δράσης των ενζύμων, των φαρμάκων, των διεργασιών της όρασης, της αναπνοής, της μνήμης, της αγωγιμότητας των νεύρων, της μυϊκής συστολής κ.λπ.

Το κύριο πρόβλημα του HOC είναι να διευκρινίσει τη σχέση μεταξύ της δομής και του μηχανισμού δράσης των ενώσεων.

Το HBO βασίζεται σε υλικό οργανικής χημείας.

ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Αυτή είναι η επιστήμη που μελετά τις ενώσεις του άνθρακα. Επί του παρόντος, υπάρχουν ~ 16 εκατομμύρια οργανικές ουσίες.

Λόγοι για την ποικιλομορφία των οργανικών ουσιών.

1. Συνδέσεις ατόμων C μεταξύ τους και άλλων στοιχείων του περιοδικού συστήματος του D. Mendeleev. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται αλυσίδες και κύκλοι:

Ίσια αλυσίδα Διακλαδισμένη αλυσίδα

Τετραεδρική επίπεδη διαμόρφωση

τη διαμόρφωση του ατόμου C του ατόμου C

2. Ομολογία είναι η ύπαρξη ουσιών με παρόμοιες ιδιότητες, όπου κάθε μέλος της ομολογικής σειράς διαφέρει από το προηγούμενο κατά μια ομάδα
-CH 2 -. Για παράδειγμα, η ομόλογη σειρά κορεσμένων υδρογονανθράκων:

3. Ισομέρεια είναι η ύπαρξη ουσιών που έχουν την ίδια ποιοτική και ποσοτική σύσταση, αλλά διαφορετική δομή.

ΕΙΜΑΙ. Ο Butlerov (1861) δημιούργησε μια θεωρία για τη δομή των οργανικών ενώσεων, η οποία μέχρι σήμερα λειτουργεί ως η επιστημονική βάση της οργανικής χημείας.

Οι κύριες διατάξεις της θεωρίας της δομής των οργανικών ενώσεων:

1) τα άτομα στα μόρια συνδέονται μεταξύ τους με χημικούς δεσμούς ανάλογα με το σθένος τους.

2) τα άτομα στα μόρια των οργανικών ενώσεων αλληλοσυνδέονται με μια συγκεκριμένη αλληλουχία, η οποία καθορίζει τη χημική δομή του μορίου.

3) οι ιδιότητες των οργανικών ενώσεων εξαρτώνται όχι μόνο από τον αριθμό και τη φύση των συστατικών τους ατόμων, αλλά και από τη χημική δομή των μορίων.

4) στα μόρια υπάρχει αμοιβαία επιρροή των ατόμων, τόσο συνδεδεμένα όσο και όχι άμεσα συνδεδεμένα μεταξύ τους.

5) η χημική δομή μιας ουσίας μπορεί να προσδιοριστεί ως αποτέλεσμα της μελέτης των χημικών μετασχηματισμών της και, αντίθετα, οι ιδιότητές της μπορούν να χαρακτηριστούν από τη δομή μιας ουσίας.

Ας εξετάσουμε ορισμένες διατάξεις της θεωρίας της δομής των οργανικών ενώσεων.

Δομική ισομέρεια

Μοιράζεται:

1) Ισομέρεια αλυσίδας

2) Ισομερισμός της θέσης πολλαπλών δεσμών και λειτουργικών ομάδων

3) Ισομέρεια λειτουργικών ομάδων (διαταξική ισομέρεια)

Τύποι Newman

Κυκλοεξάνιο

Το σχήμα της «πολυθρόνας» είναι πιο ευνοϊκό ενεργειακά από το «λουτρό».

Ισομερή διαμόρφωσης

Πρόκειται για στερεοϊσομερή, τα μόρια των οποίων έχουν διαφορετική διάταξη ατόμων στο χώρο, ανεξάρτητα από διαμορφώσεις.

Σύμφωνα με τον τύπο της συμμετρίας, όλα τα στερεοϊσομερή χωρίζονται σε εναντιομερή και διαστερεομερή.

Τα εναντιομερή (οπτικά ισομερή, κατοπτρικά ισομερή, αντίποδες) είναι στερεοϊσομερή των οποίων τα μόρια σχετίζονται μεταξύ τους ως αντικείμενο και ως μη συμβατή κατοπτρική εικόνα. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται εναντιομερισμός. Όλες οι χημικές και φυσικές ιδιότητες των εναντιομερών είναι ίδιες, εκτός από δύο: την περιστροφή του επιπέδου του πολωμένου φωτός (στη συσκευή πολόμετρου) και τη βιολογική δραστηριότητα. Εναντιομερικές συνθήκες: 1) Το άτομο C βρίσκεται σε κατάσταση υβριδισμού sp 3. 2) η απουσία οποιασδήποτε συμμετρίας. 3) η παρουσία ενός ασύμμετρου (χειρικού) ατόμου C, δηλ. ένα άτομο που έχει τέσσερα διαφορετικά υποκατάστατα.

Πολλά υδροξυ και αμινοξέα έχουν την ικανότητα να περιστρέφουν το επίπεδο πόλωσης μιας δέσμης φωτός προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται οπτική δραστηριότητα και τα ίδια τα μόρια είναι οπτικά ενεργά. Η απόκλιση της δέσμης φωτός προς τα δεξιά σημειώνεται με ένα σύμβολο "+", προς τα αριστερά - "-" και υποδεικνύει τη γωνία περιστροφής σε μοίρες.

Η απόλυτη διαμόρφωση των μορίων προσδιορίζεται με πολύπλοκες φυσικοχημικές μεθόδους.

Η σχετική διαμόρφωση των οπτικά ενεργών ενώσεων προσδιορίζεται με σύγκριση με ένα πρότυπο γλυκεραλδεΰδης. Οι οπτικά δραστικές ουσίες που έχουν τη διαμόρφωση της δεξιοστροφικής ή αριστερόστροφης γλυκεραλδεΰδης (M. Rozanov, 1906) ονομάζονται πράγματα της σειράς D- και L. Ένα ίσο μείγμα δεξιών και αριστερών ισομερών μιας ένωσης ονομάζεται ρακεμικό και είναι οπτικά ανενεργό.

Μελέτες έχουν δείξει ότι το σημάδι της περιστροφής του φωτός δεν μπορεί να συσχετιστεί με την αναγωγή ενός πράγματος στη σειρά D- και L, προσδιορίζεται μόνο πειραματικά σε συσκευές - πολωσίμετρα. Για παράδειγμα, το οξύ L-γάλακτος έχει γωνία περιστροφής +3,8 o, το D-οξύ γάλακτος - -3,8 o.

Τα εναντιομερή απεικονίζονται χρησιμοποιώντας τύπους Fisher.

L-σειρά D-row

Μεταξύ των εναντιομερών, μπορεί να υπάρχουν συμμετρικά μόρια που δεν έχουν οπτική δραστηριότητα και ονομάζονται μεσοϊσομερή.

Για παράδειγμα: Λίστα κρασιών

D - (+) - σειρά L - (-) - σειρά

Mezovinnaya να - αυτό

Ρακεμικό οξύ σταφυλιού

Τα οπτικά ισομερή που δεν είναι κατοπτρικά ισομερή, τα οποία διαφέρουν στη διαμόρφωση πολλών, αλλά όχι όλων, ασύμμετρων ατόμων C, τα οποία έχουν διαφορετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες, ονομάζονται s- di-ΕΝΑ-στερεοϊσομερή.

Τα p-διαστερεομερή (γεωμετρικά ισομερή) είναι στερεομερή που έχουν δεσμό p στο μόριο. Βρίσκονται σε αλκένια, ακόρεστα ανώτερα καρβοξυλικά to-t, ακόρεστα δικαρβοξυλικά to-t

Η βιολογική δραστηριότητα των οργανικών πραγμάτων σχετίζεται με τη δομή τους.

Για παράδειγμα:

Cis-βουτενεδιοϊκό οξύ, Trans-βουτενεδιοϊκό οξύ,

μηλεϊνικό οξύ - φουμαρικό οξύ - μη τοξικό,

πολύ τοξικό που περιέχεται στο σώμα

Όλα τα φυσικά ακόρεστα ανώτερα καρβοξυλικά οξέα είναι cis-ισομερή.

ΔΙΑΛΕΞΗ 2

Σχετικά συστήματα

Στην απλούστερη περίπτωση, τα συζευγμένα συστήματα είναι συστήματα με εναλλασσόμενους διπλούς και απλούς δεσμούς. Μπορούν να είναι ανοιχτά και κλειστά. Υπάρχει ένα ανοιχτό σύστημα στους υδρογονάνθρακες διενίου (HC).

Παραδείγματα:

CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2

Βουταδιένιο-1, 3

Χλωροθενίου

CH 2 \u003d CH - Cl

Εδώ, τα p-ηλεκτρόνια συζευγνύονται με τα p-ηλεκτρόνια. Αυτός ο τύπος σύζευξης ονομάζεται p, p-conjugation.

Υπάρχει ένα κλειστό σύστημα στους αρωματικούς υδρογονάνθρακες.

C 6 H 6

Βενζόλιο

Αρωματικότητα

Αυτή είναι μια έννοια που περιλαμβάνει διάφορες ιδιότητες των αρωματικών ενώσεων. Συνθήκες αρωματικότητας: 1) επίπεδος κλειστός κύκλος, 2) όλα τα άτομα C βρίσκονται σε sp 2 - υβριδισμός, 3) σχηματίζεται ένα ενιαίο συζευγμένο σύστημα όλων των ατόμων του κύκλου, 4) εκπληρώνεται ο κανόνας Hückel: «4n + 2 p-ηλεκτρόνια συμμετέχουν στη σύζευξη, όπου n = 1, 2, 3...»

Ο απλούστερος εκπρόσωπος των αρωματικών υδρογονανθράκων είναι το βενζόλιο. Ικανοποιεί και τις τέσσερις συνθήκες αρωματικότητας.

Κανόνας Hückel: 4n+2 = 6, n = 1.

Αμοιβαία επίδραση των ατόμων σε ένα μόριο

Το 1861, ο Ρώσος επιστήμονας A.M. Ο Butlerov δήλωσε τη θέση: «Τα άτομα στα μόρια επηρεάζουν αμοιβαία το ένα το άλλο». Επί του παρόντος, αυτή η επιρροή μεταδίδεται με δύο τρόπους: επαγωγικά και μεσομερικά αποτελέσματα.

Επαγωγικό αποτέλεσμα

Αυτή είναι η μεταφορά της ηλεκτρονικής επιρροής μέσω της αλυσίδας s-bond. Είναι γνωστό ότι ο δεσμός μεταξύ ατόμων με διαφορετική ηλεκτραρνητικότητα (ΕΟ) είναι πολωμένος, δηλ. μετατοπίστηκε σε ένα άτομο περισσότερο EO. Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση αποτελεσματικών (πραγματικών) φορτίων (δ) στα άτομα. Μια τέτοια ηλεκτρονική μετατόπιση ονομάζεται επαγωγική και συμβολίζεται με το γράμμα I και το βέλος ®.

, X \u003d Hal -, BUT -, NS -, NH 2 - και άλλα.

Το επαγωγικό αποτέλεσμα μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό. Εάν ο υποκαταστάτης Χ προσελκύει ηλεκτρόνια χημικού δεσμού πιο έντονα από το άτομο Η, τότε εμφανίζει - I. I (H) \u003d O. Στο παράδειγμά μας, το X εμφανίζει - I.

Εάν ο υποκαταστάτης Χ έλκει ηλεκτρόνια δεσμού πιο αδύναμα από το άτομο Η, τότε εμφανίζει +I. Όλα τα αλκύλια (R = CH3-, C2H5-, κ.λπ.), Men + δείχνουν +I.

μεσομερικό αποτέλεσμα

Το μεσομερικό φαινόμενο (φαινόμενο σύζευξης) είναι η επίδραση ενός υποκαταστάτη που μεταδίδεται μέσω ενός συζευγμένου συστήματος δεσμών p. Υποδεικνύεται με το γράμμα M και ένα κυρτό βέλος. Το μεσομερικό αποτέλεσμα μπορεί να είναι "+" ή "-".

Ειπώθηκε παραπάνω ότι υπάρχουν δύο τύποι σύζευξης p, p και p, p.

Ένας υποκαταστάτης που έλκει ηλεκτρόνια από ένα συζευγμένο σύστημα εμφανίζει -M και ονομάζεται δέκτης ηλεκτρονίων (EA). Αυτοί είναι υποκαταστάτες που έχουν διπλό

νέα σύνδεση κ.λπ.

Ένας υποκαταστάτης που δίνει ηλεκτρόνια σε ένα συζευγμένο σύστημα εμφανίζει + M και ονομάζεται δότης ηλεκτρονίων (ED). Αυτοί είναι υποκαταστάτες με απλούς δεσμούς που έχουν ένα μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων (κ.λπ.).

Τραπέζι 1 Ηλεκτρονικές επιδράσεις υποκαταστατών

Βουλευτές	Orientants σε C 6 H 5 -R	Εγώ	Μ
Alk (R-): CH 3 -, C 2 H 5 -...	Προσανατολιστές πρώτου είδους: κατευθύνουν τους υποκαταστάτες ΕΔ σε ορθο- και παρα-θέσεις	+
– Н 2 , –NНR, –NR 2	–	+
– N, – N, – R	–	+
– H L	–	+
ΔΙΑΛΕΞΗ 3 Οξύτητα και βασικότητα Για τον χαρακτηρισμό της οξύτητας και της βασικότητας των οργανικών ενώσεων χρησιμοποιείται η θεωρία Bronsted. Οι κύριες διατάξεις αυτής της θεωρίας: 1) Ένα οξύ είναι ένα σωματίδιο που δίνει ένα πρωτόνιο (δότης H +). βάση είναι ένα σωματίδιο που δέχεται ένα πρωτόνιο (δέκτης H +). 2) Η οξύτητα χαρακτηρίζεται πάντα παρουσία βάσεων και αντίστροφα. A - H +: B Û A - + B - H + βασικό κιτ CH 3 COOH + HOH Û CH 3 COO - + H 3 O + K-ta Basic Conjugate Conjugate βασικό κιτ HNO 3 + CH 3 COOH Û CH 3 COOH 2 + + NO 3 - K-ta Basic Conjugate Conjugate σε αυτό το βασικό Bronsted οξέα 3) Τα οξέα Bronsted χωρίζονται σε 4 τύπους ανάλογα με το κέντρο οξέος: SN to-you (θειόλες), OH to-you (αλκοόλες, φαινόλες, καρβοξυλικά to-you), NH to-you (αμίνες, αμίδια), CH to-you (HC). Σε αυτή τη σειρά, από πάνω προς τα κάτω, η οξύτητα μειώνεται. 4) Η αντοχή του to-you καθορίζεται από τη σταθερότητα του ανιόντος που προκύπτει. Όσο πιο σταθερό είναι το ανιόν, τόσο ισχυρότερο είναι το οξύ. Η σταθερότητα του ανιόντος εξαρτάται από την μετεγκατάσταση (κατανομή) του φορτίου "-" σε όλο το σωματίδιο (ανιόν). Όσο πιο αποτοπικό είναι το φορτίο "-", τόσο πιο σταθερό είναι το ανιόν και τόσο ισχυρότερο είναι το οξύ. Η μετεγκατάσταση φορτίου εξαρτάται από: α) στην ηλεκτραρνητικότητα (EO) του ετεροατόμου. Όσο περισσότερη EO ενός ετεροατόμου, τόσο ισχυρότερο είναι το αντίστοιχο οξύ. Για παράδειγμα: R - OH και R - NH 2 Οι αλκοόλες είναι πιο ισχυρές για εσάς από τις αμίνες, tk. EO(O) > EO(N). β) για την πολωσιμότητα του ετεροατόμου. Όσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα πόλωσης ενός ετεροατόμου, τόσο ισχυρότερο είναι το αντίστοιχο to-ta. Για παράδειγμα: R - SN και R - OH Οι θειόλες είναι πιο ισχυρές σε εσάς από τις αλκοόλες, tk. Το άτομο S είναι πιο πολωμένο από το άτομο O. γ) για τη φύση του υποκαταστάτη R (το μήκος του, η παρουσία ενός συζευγμένου συστήματος, η μετεγκατάσταση της πυκνότητας των ηλεκτρονίων). Για παράδειγμα: CH 3 - OH, CH 3 - CH 2 - OH, CH 3 - CH 2 - CH 2 - OH Οξύτητα<, т.к. увеличивается длина радикала Με το ίδιο κέντρο οξέος, η ισχύς των αλκοολών, των φαινολών και των καρβοξυλικών οξέων δεν είναι η ίδια. Για παράδειγμα, CH 3 - OH, C 6 H 5 - OH, Η δύναμή σου αυξάνεται Οι φαινόλες είναι ισχυρότερα οξέα από τις αλκοόλες λόγω της σύζευξης p, p (+ M) της ομάδας –ΟΗ. Ο δεσμός О–Н είναι πιο πολωμένος στις φαινόλες. Οι φαινόλες μπορούν ακόμη και να αλληλεπιδράσουν με άλατα (FeС1 3) - μια ποιοτική αντίδραση στις φαινόλες. Ανθρακας to-you, σε σύγκριση με αλκοόλες που περιέχουν το ίδιο R, είναι ισχυρότερο to-tami, tk. ο δεσμός O–H είναι σημαντικά πολωμένος λόγω της επίδρασης –M της ομάδας > C = O: Επιπλέον, το καρβοξυλικό ανιόν είναι πιο σταθερό από το αλκοολικό ανιόν λόγω της σύζευξης p,p στην καρβοξυλική ομάδα. δ) από την εισαγωγή υποκαταστατών στη ρίζα. Οι υποκαταστάτες ΕΑ αυξάνουν την οξύτητα, οι υποκαταστάτες ΕΔ μειώνουν την οξύτητα. Για παράδειγμα: Η π-νιτροφαινόλη είναι ισχυρότερη σε αυτό από την π-αμινοφαινόλη, επειδή. η ομάδα -NO 2 είναι η ΕΑ. CH 3 -COOH CCl 3 -COOH pK 4,7 pK 0,65 Το τριχλωροξικό οξύ είναι πολλές φορές ισχυρότερο από το CH 3 COOH λόγω των ατόμων - I Cl ως EA. Το μυρμηκικό οξύ H-COOH είναι ισχυρότερο από το CH 3 COOH λόγω της ομάδας + I του CH 3 - οξικού οξέος. ε) τη φύση του διαλύτη. Αν ο διαλύτης είναι καλός δέκτης πρωτονίων H +, τότε η δύναμη k-you αυξάνει και το αντίστροφο. Ίδρυση του Bronsted 5) Χωρίζονται σε: α) p-βάσεις (ενώσεις με πολλαπλούς δεσμούς). β) n-βάσεις (αμμώνιο, που περιέχει ένα άτομο, οξώνιο που περιέχει ένα άτομο, σουλφόνιο που περιέχει ένα άτομο) Η αντοχή της βάσης καθορίζεται από τη σταθερότητα του κατιόντος που προκύπτει. Όσο πιο σταθερό είναι το κατιόν, τόσο ισχυρότερη είναι η βάση. Με άλλα λόγια, η ισχύς της βάσης είναι όσο μεγαλύτερη, τόσο λιγότερο ισχυρός είναι ο δεσμός με το ετεροάτομο (O, S, N) που έχει ένα ελεύθερο ζεύγος ηλεκτρονίων που προσβάλλεται από H + . Η σταθερότητα του κατιόντος εξαρτάται από τους ίδιους παράγοντες με τη σταθερότητα του ανιόντος, αλλά με το αντίθετο αποτέλεσμα. Όλοι οι παράγοντες που αυξάνουν την οξύτητα μειώνουν τη βασικότητα. Οι ισχυρότερες βάσεις είναι οι αμίνες, γιατί Το άτομο αζώτου έχει χαμηλότερη EO σε σύγκριση με το Ο. Ταυτόχρονα, οι δευτεροταγείς αμίνες είναι ισχυρότερες βάσεις από τις πρωτοταγείς, οι τριτοταγείς αμίνες είναι πιο αδύναμες από τις δευτερογενείς λόγω του στερικού παράγοντα, που δυσκολεύει ένα πρωτόνιο να έχει πρόσβαση στο Ν. Οι αρωματικές αμίνες είναι ασθενέστερες βάσεις από τις αλειφατικές, κάτι που εξηγείται από το +M της ομάδας –NH 2. Το ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου, που συμμετέχει στη σύζευξη, καθίσταται ανενεργό. Η σταθερότητα του συζευγμένου συστήματος εμποδίζει την προσθήκη Η+. Στην ουρία NH 2 -CO - NH 2 υπάρχει μια ομάδα EA> C \u003d O, η οποία μειώνει σημαντικά τις βασικές ιδιότητες και η ουρία σχηματίζει άλατα με ένα μόνο ισοδύναμο του-εσένα. Έτσι, όσο ισχυρότερο είναι το to-ta, τόσο πιο αδύναμη είναι η βάση που σχηματίζεται από αυτό και αντίστροφα. Αλκοόλ Αυτά είναι παράγωγα υδρογονανθράκων στα οποία ένα ή περισσότερα άτομα Η αντικαθίστανται από μια ομάδα –ΟΗ. Ταξινόμηση: I. Από τον αριθμό των ομάδων ΟΗ διακρίνονται οι μονοϋδρικές, διυδρικές και πολυϋδρικές αλκοόλες: CH3-CH2-OH Αιθανόλη Αιθυλενογλυκόλη Γλυκερίνη II. Από τη φύση του R, υπάρχουν: 1) περιοριστικά, 2) απεριόριστα, 3) κυκλικό, 4) αρωματικό. 2) CH2 \u003d CH-CH2-OH αλλυλική αλκοόλη 3) Οι ακόρεστες κυκλικές αλκοόλες περιλαμβάνουν: ρετινόλη (βιταμίνη Α) και χοληστερόλη Ινοσιτόλη που μοιάζει με βιταμίνες

III. Σύμφωνα με τη θέση του –ΟΗ διακρίνει μεταξύ πρωτοταγών, δευτεροταγών και τριτοταγών αλκοολών.

IV. Σύμφωνα με τον αριθμό των ατόμων C, διακρίνονται το χαμηλό μοριακό βάρος και το υψηλό μοριακό βάρος.

CH 3 - (CH 2) 14 - CH 2 - OH (C 16 H 33 OH) CH 3 - (CH 2) 29 - CH 2 OH (C 31 H 63 OH)

Κητυλική αλκοόλη Μυρικυλική αλκοόλη

Ο παλμιτικός κετυλεστέρας είναι η βάση των σπερματοζωαρίων, ο παλμιτικός μυρικύλιος βρίσκεται στο κερί μέλισσας.

Ονοματολογία:

Ασήμαντο, ορθολογικό, MN (ρίζα + κατάληξη "ol" + αραβικός αριθμός).

Ισομερισμός:

αλυσίδες, θέσεις γρ. -ON, οπτικό.

Η δομή του μορίου της αλκοόλης

Κέντρο Nu CH-οξύ

Ηλεκτροφιλικό Κέντρο Οξύ

κεντρικό κέντρο του κέντρου

R-ιόν οξείδωσης

1) Οι αλκοόλες είναι αδύναμα οξέα.

2) Τα αλκοόλ είναι αδύναμες βάσεις. Συνδέστε το H + μόνο από ισχυρά οξέα, αλλά είναι ισχυρότερα Nu.

3) -Εφέ γρ. -ΟΗ αυξάνει την κινητικότητα του Η στο γειτονικό άτομο άνθρακα. Ο άνθρακας αποκτά d+ (ηλεκτρόφιλο κέντρο, S E) και γίνεται το κέντρο πυρηνόφιλης επίθεσης (Nu). Ο δεσμός C–O σπάει πιο εύκολα από το H–O, επομένως, χαρακτηριστικό των αλκοολών είναι το p-tion S N. Τείνουν να πάνε σε όξινο περιβάλλον, γιατί. η πρωτονίωση του ατόμου οξυγόνου αυξάνει το d+ του ατόμου άνθρακα και διευκολύνει το σπάσιμο του δεσμού. Αυτός ο τύπος περιλαμβάνει σχηματισμό περιοχών αιθέρων, παραγώγων αλογόνου.

4) Η μετατόπιση της πυκνότητας ηλεκτρονίων από το Η στη ρίζα οδηγεί στην εμφάνιση κέντρου CH-οξέος. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχουν περιοχές οξείδωσης και αποβολής (Ε).

Φυσικές ιδιότητες

Οι κατώτερες αλκοόλες (C 1 - C 12) είναι υγρές, οι υψηλότερες αλκοόλες είναι στερεές. Πολλές ιδιότητες των αλκοολών εξηγούνται από το σχηματισμό ενός δεσμού Η:

Χημικές ιδιότητες

Ι. Οξινοβάση

Οι αλκοόλες είναι αδύναμες αμφοτερικές ενώσεις.

2R–OH + 2Na ® 2R–ONa + H 2

Αλκοόλ

Οι αλκοόλες υδρολύονται εύκολα, γεγονός που δείχνει ότι οι αλκοόλες είναι πιο αδύναμα οξέα από το νερό:

R– OHa + HOH ® R–OH + NaOH

Το κύριο κέντρο στις αλκοόλες είναι το ετεροάτομο Ο:

CH 3 -CH 2 -OH + H + ® CH 3 -CH 2 - -H ® CH 3 -CH 2 + + H 2 O

Εάν το p-tion συμβαδίζει με υδραλογονίδια, τότε το ιόν αλογονιδίου θα ενωθεί: CH 3 -CH 2 + + Cl - ® CH 3 -CH 2 Cl

HC1 RON R-COOH NH 3 C 6 H 5 ONa

C1 - R-O - R-COO - NH 2 - C 6 H 5 O -

Τα ανιόντα σε τέτοια p-ιόντα δρουν ως πυρηνόφιλα (Nu) λόγω του φορτίου «-» ή του μοναδικού ζεύγους ηλεκτρονίων. Τα ανιόντα είναι ισχυρότερες βάσεις και πυρηνόφιλα αντιδραστήρια από τις ίδιες τις αλκοόλες. Επομένως, στην πράξη, για τη λήψη απλών και πολύπλοκων εστέρων χρησιμοποιούνται αλκοολικά άλατα και όχι οι ίδιες οι αλκοόλες. Εάν το πυρηνόφιλο είναι ένα άλλο μόριο αλκοόλης, τότε προσκολλάται στο καρβοκατιόν:

Αιθέρας

CH 3 -CH 2 + + ® CH 3 -CH 2 + - - H CH 3 -CH 2 -O-R

Αυτό είναι το π-ιόν της αλκυλίωσης (εισαγωγή του αλκυλίου R στο μόριο).

Αντικαταστήστε -OH γρ. Το αλογόνο είναι δυνατό υπό τη δράση των PCl 3 , PCl 5 και SOCl 2 .

Σύμφωνα με αυτόν τον μηχανισμό, οι τριτοταγείς αλκοόλες αντιδρούν πιο εύκολα.

Το p-tion S E σε σχέση με το μόριο της αλκοόλης είναι το p-tion του σχηματισμού εστέρων με οργανικά και ανόργανα οξέα:

R - O H + H O - R - O - + H 2 O

Αστήρ

Αυτή είναι η περιοχή της ακυλίωσης - η εισαγωγή του ακυλίου στο μόριο.

CH 3 -CH 2 -OH + H + CH 3 -CH 2 - -H CH 3 -CH 2 +

Με περίσσεια H 2 SO 4 και υψηλότερη θερμοκρασία από ό,τι στην περίπτωση του σχηματισμού αιθέρων, ο καταλύτης αναγεννάται και σχηματίζεται ένα αλκένιο:

CH 3 -CH 2 + + HSO 4 -® CH 2 \u003d CH 2 + H 2 SO 4

Πιο εύκολο είναι το p-tion E για τις τριτοταγείς αλκοόλες, πιο δύσκολο για τις δευτεροταγείς και πρωτοταγείς, tk. στις τελευταίες περιπτώσεις σχηματίζονται λιγότερο σταθερά κατιόντα. Σε αυτά τα π-ιόντα, εκπληρώνεται ο κανόνας του A. Zaitsev: «Κατά την αφυδάτωση των αλκοολών, το άτομο Η διασπάται από το γειτονικό άτομο C με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άτομα Η».

CH 3 -CH \u003d CH -CH 3

Βουτανόλη-2

Στο σώμα του -Το OH μετατρέπεται σε εύκολο με το σχηματισμό εστέρων με H 3 RO 4:

CH 3 -CH 2 -OH + HO-RO 3 H 2 CH 3 -CH 2 -ORO 3 H 2

IV. R-ιόν οξείδωσης

1) Οι πρωτογενείς και δευτεροταγείς αλκοόλες οξειδώνονται με CuO, διαλύματα KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 όταν θερμαίνονται για να σχηματίσουν τις αντίστοιχες ενώσεις που περιέχουν καρβονύλιο:

3)

Η νιτρογλυκερίνη είναι ένα άχρωμο ελαιώδες υγρό. Με τη μορφή αραιωμένων διαλυμάτων αλκοόλης (1%), χρησιμοποιείται για τη στηθάγχη, γιατί. έχει αγγειοδιασταλτική δράση. Η νιτρογλυκερίνη είναι ένα ισχυρό εκρηκτικό που μπορεί να εκραγεί κατά την πρόσκρουση ή όταν θερμαίνεται. Σε αυτή την περίπτωση, σε μικρό όγκο που καταλαμβάνεται από μια υγρή ουσία, σχηματίζεται αμέσως ένας πολύ μεγάλος όγκος αερίων, ο οποίος προκαλεί ένα ισχυρό κύμα έκρηξης. Η νιτρογλυκερίνη είναι μέρος του δυναμίτη, της πυρίτιδας.

Εκπρόσωποι πεντιτών και εξιτών - ξυλιτόλη και σορβιτόλη - αντίστοιχα, πεντα- και εξατομικές αλκοόλες με ανοιχτή αλυσίδα. Η συσσώρευση των ομάδων –ΟΗ οδηγεί στην εμφάνιση μιας γλυκιάς γεύσης. Η ξυλιτόλη και η σορβιτόλη είναι υποκατάστατα ζάχαρης για τους διαβητικούς.

Τα γλυκεροφωσφορικά - δομικά θραύσματα φωσφολιπιδίων, χρησιμοποιούνται ως γενικό τονωτικό.

βενζυλική αλκοόλη

Τοποθέτηση ισομερών

, αντιβιοτικά, φερομόνες, σηματοδοτικές ουσίες, βιολογικά δραστικές ουσίες φυτικής προέλευσης, καθώς και συνθετικοί ρυθμιστές βιολογικών διεργασιών (φάρμακα, φυτοφάρμακα κ.λπ.). Ως ανεξάρτητη επιστήμη, διαμορφώθηκε στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα στη διασταύρωση της βιοχημείας και της οργανικής χημείας και συνδέεται με τα πρακτικά προβλήματα της ιατρικής, της γεωργίας, της χημικής βιομηχανίας, των τροφίμων και της μικροβιολογικής βιομηχανίας.

Μέθοδοι

Το κύριο οπλοστάσιο είναι οι μέθοδοι της οργανικής χημείας· μια ποικιλία φυσικών, φυσικοχημικών, μαθηματικών και βιολογικών μεθόδων εμπλέκονται στην επίλυση δομικών και λειτουργικών προβλημάτων.

Αντικείμενα μελέτης

• Βιοπολυμερή μικτού τύπου
• φυσικές ουσίες σήματος
• Βιολογικά δραστικές ουσίες φυτικής προέλευσης
• Συνθετικοί ρυθμιστές (φάρμακα, φυτοφάρμακα κ.λπ.).

Πηγές

• Ovchinnikov Yu. A.. - Μ .: Εκπαίδευση, 1987. - 815 σελ.
• Bender M., Bergeron R., Komiyama M.
• Dugas G., Penny K.Βιοοργανική χημεία. - Μ.: Μιρ, 1983.
• Tyukavkina N. A., Baukov Yu. I.

δείτε επίσης

Γράψε μια αξιολόγηση για το άρθρο "Βιοοργανική χημεία"

Ένα απόσπασμα που χαρακτηρίζει τη Βιοοργανική Χημεία

- Ma chere, il y a un temps pour tout, [Αγάπη μου, υπάρχει χρόνος για όλα,] - είπε η κόμισσα, προσποιούμενη την αυστηρή. «Τη χαλάς όλη την ώρα, Έλι», πρόσθεσε στον άντρα της.
- Bonjour, ma chere, je vous felicite, [Γεια σου, αγαπητέ μου, σε συγχαίρω,] - είπε ο καλεσμένος. - Quelle delicuse μωρό! [Τι υπέροχο παιδί!] πρόσθεσε, γυρίζοντας προς τη μητέρα της.
Μια μελαχρινή, μεγαλόστομη, άσχημη αλλά ζωηρή κοπέλα, με τους παιδικούς ανοιχτούς ώμους της, οι οποίοι, συρρικνούμενοι, κινούνταν στο κορσάζ της από ένα γρήγορο τρέξιμο, με τις μαύρες μπούκλες της χτυπημένες προς τα πίσω, τα λεπτά γυμνά της χέρια και τα μικρά πόδια με δαντελένια παντελόνια και ανοιχτά παπούτσια, ήταν σε εκείνη τη γλυκιά ηλικία που το κορίτσι δεν είναι πια παιδί, και το παιδί δεν είναι ακόμα κορίτσι. Γυρίζοντας μακριά από τον πατέρα της, έτρεξε προς τη μητέρα της και, χωρίς να δώσει σημασία στην αυστηρή παρατήρησή της, έκρυψε το κοκκινισμένο πρόσωπό της στη δαντέλα της μαντίλας της μητέρας της και γέλασε. Γελούσε με κάτι, μιλώντας απότομα για την κούκλα που είχε βγάλει κάτω από τη φούστα της.
«Βλέπεις;… Κούκλα… Μιμή… Βλέπε.
Και η Νατάσα δεν μπορούσε πια να μιλήσει (όλα της φαίνονταν γελοία). Έπεσε πάνω στη μητέρα της και ξέσπασε σε γέλια τόσο δυνατά και ηχηρά, που όλοι, ακόμα και ο πρωταρχικός καλεσμένος, γέλασαν παρά τη θέλησή τους.
- Λοιπόν, πήγαινε, πήγαινε με το φρικιό σου! - είπε η μάνα, σπρώχνοντας την κόρη της, κοροϊδεύοντας θυμωμένη. «Αυτό είναι το μικρότερο μου», γύρισε στον καλεσμένο.
Η Νατάσα, σκίζοντας το πρόσωπό της για μια στιγμή από το δαντελένιο μαντίλι της μητέρας της, την κοίταξε από κάτω μέσα από δάκρυα γέλιου και έκρυψε ξανά το πρόσωπό της.
Ο καλεσμένος, αναγκασμένος να θαυμάσει την οικογενειακή σκηνή, θεώρησε απαραίτητο να λάβει μέρος σε αυτήν.
«Πες μου, αγαπητή μου», είπε, γυρίζοντας προς τη Νατάσα, «πώς έχεις αυτή τη Μιμή; Κόρη, σωστά;
Στη Νατάσα δεν άρεσε ο τόνος συγκατάβασης για την παιδική συζήτηση με την οποία ο καλεσμένος στράφηκε προς το μέρος της. Εκείνη δεν απάντησε και κοίταξε σοβαρά τον καλεσμένο.
Εν τω μεταξύ, όλη αυτή η νέα γενιά: ο Μπόρις - ένας αξιωματικός, ο γιος της πριγκίπισσας Άννας Μιχαήλοβνα, ο Νικολάι - μαθητής, ο μεγαλύτερος γιος του κόμη, η Σόνια - η δεκαπεντάχρονη ανιψιά του κόμη, και η μικρή Πετρούσα - η νεότερη γιος, εγκαταστάθηκαν όλοι στο σαλόνι και, προφανώς, προσπάθησαν να κρατήσουν μέσα στα όρια της ευπρέπειας το animation και την ευθυμία που εξακολουθούσε να αναπνέει κάθε χαρακτηριστικό. Ήταν φανερό ότι εκεί, στα πίσω δωμάτια, από όπου είχαν έρθει όλοι τρέχοντας τόσο γρήγορα, είχαν πιο χαρούμενες συζητήσεις από ό,τι εδώ για τα κουτσομπολιά της πόλης, τον καιρό και την κομτέσσα Apraksine. [για την κόμισσα Απράξινα.] Από καιρό σε καιρό έριχναν μια ματιά ο ένας στον άλλο και μετά βίας συγκρατούνταν να μη γελάσουν.

Grodno" href="/text/category/grodno/" rel="bookmark">Grodno State Medical University", Υποψήφιος Χημικών Επιστημών, Αναπληρωτής Καθηγητής;

Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Γενικής και Βιοοργανικής Χημείας του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος «Grodno State Medical University», Υποψήφιος Βιολογικών Επιστημών, Αναπληρωτής Καθηγητής

Αξιολογητές:

Τμήμα Γενικής και Βιοοργανικής Χημείας του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος "Gomel State Medical University";

– κεφάλι Τμήμα Βιοοργανικής Χημείας, Εκπαιδευτικό Ίδρυμα «Κρατικό Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Λευκορωσίας», Υποψήφιος Ιατρικών Επιστημών, Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Γενικής και Βιοοργανικής Χημείας Εκπαιδευτικό Ίδρυμα "Grodno State Medical University"

(πρακτικά με ημερομηνία 01.01.01)

Κεντρικό Επιστημονικό και Μεθοδολογικό Συμβούλιο του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος «Κρατικό Ιατρικό Πανεπιστήμιο του Γκρόντνο»

(πρακτικά με ημερομηνία 01.01.01)

Τμήμα για την ειδικότητα 1Ιατρικές και ψυχολογικές επιχειρήσεις του εκπαιδευτικού και μεθοδολογικού συλλόγου πανεπιστημίων της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας για ιατρική εκπαίδευση

(πρακτικά με ημερομηνία 01.01.01)

Υπεύθυνος Έκδοσης:

Α' Αντιπρύτανης του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος "Grodno State Medical University", Καθηγητής, Διδάκτωρ Ιατρικών Επιστημών

Επεξηγηματικό σημείωμα

Η συνάφεια της μελέτης του ακαδημαϊκού κλάδου

"Βιοοργανική χημεία"

Η βιοοργανική χημεία είναι ένας θεμελιώδης κλάδος της φυσικής επιστήμης. Η βιοοργανική χημεία διαμορφώθηκε ως ανεξάρτητη επιστήμη το 2ο μισό του 20ου αιώνα στη διασταύρωση της οργανικής χημείας και της βιοχημείας. Η συνάφεια της μελέτης της βιοοργανικής χημείας οφείλεται στα πρακτικά προβλήματα που αντιμετωπίζει η ιατρική και η γεωργία (λήψη βιταμινών, ορμονών, αντιβιοτικών, διεγερτικών φυτικής ανάπτυξης, ρυθμιστών συμπεριφοράς ζώων και εντόμων και άλλα φάρμακα), η λύση των οποίων είναι αδύνατη χωρίς τη χρήση των θεωρητικών και πρακτικών δυνατοτήτων της βιοοργανικής χημείας.

Η βιοοργανική χημεία εμπλουτίζεται συνεχώς με νέες μεθόδους απομόνωσης και καθαρισμού φυσικών ενώσεων, μεθόδους σύνθεσης φυσικών ενώσεων και των αναλόγων τους, γνώσεις για τη σχέση μεταξύ της δομής και της βιολογικής δραστηριότητας των ενώσεων κ.λπ.

Οι τελευταίες προσεγγίσεις στην ιατρική εκπαίδευση, που σχετίζονται με την υπέρβαση του αναπαραγωγικού στυλ στη διδασκαλία, τη διασφάλιση της γνωστικής και ερευνητικής δραστηριότητας των μαθητών, ανοίγουν νέες προοπτικές για την αξιοποίηση των δυνατοτήτων τόσο του ατόμου όσο και της ομάδας.

Ο σκοπός και οι στόχοι της πειθαρχίας

Στόχος:διαμόρφωση του επιπέδου χημικής επάρκειας στο σύστημα ιατρικής εκπαίδευσης, το οποίο εξασφαλίζει τη μετέπειτα μελέτη βιοϊατρικών και κλινικών κλάδων.

Καθήκοντα:

Κατακτώντας από τους φοιτητές τα θεωρητικά θεμέλια των χημικών μετασχηματισμών των οργανικών μορίων σε σχέση με τη δομή και τη βιολογική τους δραστηριότητα.

Σχηματισμός: γνώση της μοριακής βάσης των διαδικασιών ζωής.

Ανάπτυξη δεξιοτήτων για την πλοήγηση στην ταξινόμηση, τη δομή και τις ιδιότητες των οργανικών ενώσεων που δρουν ως φάρμακα.

Διαμόρφωση της λογικής της χημικής σκέψης.

Ανάπτυξη δεξιοτήτων για τη χρήση των μεθόδων ποιοτικής ανάλυσης
ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ;

Οι χημικές γνώσεις και δεξιότητες, που αποτελούν τη βάση της χημικής ικανότητας, θα συμβάλουν στη διαμόρφωση της επαγγελματικής ικανότητας του πτυχιούχου.

Απαιτήσεις για την κατάκτηση του ακαδημαϊκού κλάδου

Οι απαιτήσεις για το επίπεδο γνώσης του περιεχομένου του κλάδου "Βιοοργανική χημεία" καθορίζονται από το εκπαιδευτικό πρότυπο της τριτοβάθμιας εκπαίδευσης του πρώτου σταδίου στον κύκλο των γενικών επαγγελματικών και ειδικών κλάδων, το οποίο αναπτύσσεται λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις της ικανότητας -βασισμένη προσέγγιση, η οποία υποδεικνύει το ελάχιστο περιεχόμενο για τον κλάδο με τη μορφή γενικευμένων χημικών γνώσεων και δεξιοτήτων που συνθέτουν τη βιοοργανική ικανότητα απόφοιτος πανεπιστημίου:

α) γενικευμένη γνώση:

- κατανοούν την ουσία του θέματος ως επιστήμης και τη σχέση του με άλλους κλάδους·

Σημασία στην κατανόηση των μεταβολικών διεργασιών.

Η έννοια της ενότητας της δομής και της αντιδραστικότητας των οργανικών μορίων.

Θεμελιώδεις νόμοι της χημείας που είναι απαραίτητοι για την εξήγηση των διεργασιών που συμβαίνουν στους ζωντανούς οργανισμούς.

Χημικές ιδιότητες και βιολογική σημασία των κύριων κατηγοριών οργανικών ενώσεων.

β) γενικευμένες δεξιότητες:

Πρόβλεψη του μηχανισμού αντίδρασης με βάση τη γνώση της δομής των οργανικών μορίων και τις μεθόδους για τη διάσπαση χημικών δεσμών.

Εξηγήστε τη σημασία των αντιδράσεων για τη λειτουργία των ζωντανών συστημάτων.

Χρησιμοποιήστε τις γνώσεις που αποκτήθηκαν στη μελέτη της βιοχημείας, της φαρμακολογίας και άλλων κλάδων.

Δομή και περιεχόμενο του ακαδημαϊκού κλάδου

Σε αυτό το πρόγραμμα, η δομή του περιεχομένου του κλάδου "βιοοργανική χημεία" αποτελείται από μια εισαγωγή στον κλάδο και δύο ενότητες που καλύπτουν γενικά θέματα αντιδραστικότητας οργανικών μορίων, καθώς και τις ιδιότητες των ετερο- και πολυλειτουργικών ενώσεων που εμπλέκονται σε διαδικασίες ζωής. Κάθε ενότητα χωρίζεται σε θέματα ταξινομημένα με μια σειρά που εξασφαλίζει τη βέλτιστη μελέτη και αφομοίωση της ύλης του προγράμματος. Για κάθε θέμα, παρουσιάζονται γενικευμένες γνώσεις και δεξιότητες που αποτελούν την ουσία της βιοοργανικής ικανότητας των μαθητών. Σύμφωνα με το περιεχόμενο κάθε θέματος, καθορίζονται οι απαιτήσεις για ικανότητες (με τη μορφή συστήματος γενικευμένων γνώσεων και δεξιοτήτων), για το σχηματισμό και τη διάγνωση των οποίων μπορούν να αναπτυχθούν τεστ.

ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Οι κύριες μέθοδοι διδασκαλίας που ανταποκρίνονται επαρκώς στους στόχους της μελέτης αυτού του κλάδου είναι:

Επεξήγηση και διαβούλευση.

Εργαστηριακό μάθημα;

Στοιχεία μάθησης με βάση το πρόβλημα (εκπαιδευτική και ερευνητική εργασία των μαθητών).

Εισαγωγή στη βιοοργανική χημεία

Η βιοοργανική χημεία ως επιστήμη που μελετά τη δομή των οργανικών ουσιών και τους μετασχηματισμούς τους σε σχέση με τις βιολογικές λειτουργίες. Αντικείμενα μελέτης βιοοργανικής χημείας. Ο ρόλος της βιοοργανικής χημείας στη διαμόρφωση μιας επιστημονικής βάσης για την αντίληψη της βιολογικής και ιατρικής γνώσης στο σύγχρονο μοριακό επίπεδο.

Η θεωρία της δομής των οργανικών ενώσεων και η ανάπτυξή της στο παρόν στάδιο. Ισομερισμός οργανικών ενώσεων ως βάση για την ποικιλομορφία των οργανικών ενώσεων. Τύποι ισομερισμού οργανικών ενώσεων.

Φυσικοχημικές μέθοδοι απομόνωσης και μελέτης οργανικών ενώσεων που είναι σημαντικές για βιοϊατρική ανάλυση.

Βασικοί κανόνες της συστηματικής ονοματολογίας IUPAC για οργανικές ενώσεις: ονοματολογία υποκατάστασης και ριζική-λειτουργική ονοματολογία.

Η χωρική δομή των οργανικών μορίων, η σχέση της με τον τύπο υβριδισμού του ατόμου άνθρακα (υβριδισμός sp3-, sp2- και sp). στερεοχημικοί τύποι. διαμόρφωση και διαμόρφωση. Διαμορφώσεις ανοιχτών αλυσίδων (θωρακισμένων, εμπόδιμων, λοξότμητων). Ενεργειακά χαρακτηριστικά διαμορφώσεων. Τύποι προβολής του Newman. Χωρική σύγκλιση ορισμένων τμημάτων της αλυσίδας ως αποτέλεσμα της διαμορφωτικής ισορροπίας και ως ένας από τους λόγους για τον κυρίαρχο σχηματισμό πενταμελών και εξαμελών δακτυλίων. Διαμορφώσεις κυκλικών ενώσεων (κυκλοεξάνιο, τετραϋδροπυράνιο). Ενεργειακά χαρακτηριστικά διαμορφώσεων καρέκλας και μπάνιου. Αξονικές και ισημερινές συνδέσεις. Σχέση χωρικής δομής με βιολογική δραστηριότητα.

Απαιτήσεις ικανότητας:

Να γνωρίζουν τα αντικείμενα μελέτης και τα κύρια καθήκοντα της βιοοργανικής χημείας,

· Να μπορεί να ταξινομεί τις οργανικές ενώσεις σύμφωνα με τη δομή του ανθρακικού σκελετού και τη φύση των λειτουργικών ομάδων, να χρησιμοποιεί τους κανόνες της συστηματικής χημικής ονοματολογίας.

· Να γνωρίζουν τους κύριους τύπους ισομερισμού των οργανικών ενώσεων, να μπορούν να προσδιορίζουν τους πιθανούς τύπους ισομερών από τον συντακτικό τύπο της ένωσης.

· Να γνωρίζουν τους διαφορετικούς τύπους υβριδισμού των ατομικών τροχιακών του άνθρακα, τον χωρικό προσανατολισμό των δεσμών του ατόμου, τον τύπο και τον αριθμό τους ανάλογα με το είδος του υβριδισμού.

· Να γνωρίζουν τα ενεργειακά χαρακτηριστικά των διαμορφώσεων των κυκλικών (διαμορφώσεις καρέκλας, λουτρού) και άκυκλων (αναστολείς, λοξές, διαμορφώσεις έκλειψης) μορίων, να μπορούν να τα αναπαραστήσουν χρησιμοποιώντας τύπους προβολής Newman.

· Να γνωρίζουν τους τύπους τάσεων (στρέβλωση, γωνιακή, van der Waals) που προκύπτουν σε διάφορα μόρια, την επιρροή τους στη σταθερότητα της διαμόρφωσης και του μορίου συνολικά.

Ενότητα 1. Αντιδραστικότητα οργανικών μορίων ως αποτέλεσμα αμοιβαίας επιρροής ατόμων, μηχανισμοί οργανικών αντιδράσεων

Θέμα 1. Συζευγμένα συστήματα, αρωματικότητα, ηλεκτρονικά αποτελέσματα υποκαταστατών

Συζευγμένα συστήματα και αρωματικότητα. Σύζευξη (p, p - και p, p-conjugation). Συστήματα συζευγμένων ανοιχτών αλυσίδων: 1,3-διένια (βουταδιένιο, ισοπρένιο), πολυένια (καροτενοειδή, βιταμίνη Α). Συζευγμένα συστήματα με κλειστό κύκλωμα. Αρωματικότητα: κριτήρια αρωματικότητας, κανόνας αρωματικότητας του Hückel. Αρωματικότητα βενζοειδών (βενζόλιο, ναφθαλίνιο, φαινανθρένιο) ενώσεων. Ενέργεια σύζευξης. Δομή και αιτίες θερμοδυναμικής σταθερότητας καρβο- και ετεροκυκλικών αρωματικών ενώσεων. Αρωματικότητα ετεροκυκλικών (πυρρόλη, ιμιδαζόλη, πυριδίνη, πυριμιδίνη, πουρίνη) ενώσεων. Άτομα αζώτου πυρρόλης και πυριδίνης, αρωματικά συστήματα με υπερβολική ποσότητα p και έλλειψη p.

Αμοιβαία επίδραση ατόμων και μέθοδοι μετάδοσής της σε οργανικά μόρια. Η μετεγκατάσταση ηλεκτρονίων ως ένας από τους παράγοντες αύξησης της σταθερότητας των μορίων και των ιόντων, η ευρεία εμφάνισή του σε βιολογικά σημαντικά μόρια (πορφίνη, αίμη, αιμοσφαιρίνη κ.λπ.). Πόλωση δεσμών. Ηλεκτρονικές επιδράσεις υποκαταστατών (επαγωγικών και μεσομερικών) ως αιτία για την άνιση κατανομή της πυκνότητας ηλεκτρονίων και την εμφάνιση κέντρων αντίδρασης στο μόριο. Επαγωγικές και μεσομερικές επιδράσεις (θετικές και αρνητικές), ο γραφικός προσδιορισμός τους στους συντακτικούς τύπους των οργανικών ενώσεων. Δότες ηλεκτρονίων και υποκαταστάτες δέκτη ηλεκτρονίων.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν τα είδη της σύζευξης και να μπορούν να προσδιορίζουν το είδος της σύζευξης από τον δομικό τύπο της σύνδεσης.

· Να γνωρίζουν τα κριτήρια της αρωματικότητας, να μπορούν να προσδιορίζουν την αναγωγή σε αρωματικές ενώσεις καρβο- και ετεροκυκλικών μορίων με τον συντακτικό τύπο.

· Να μπορεί να αξιολογεί την ηλεκτρονική συμβολή των ατόμων στη δημιουργία ενός ενιαίου συζευγμένου συστήματος, να γνωρίζει την ηλεκτρονική δομή των ατόμων αζώτου της πυριδίνης και της πυρρόλης.

· Να γνωρίζουν τα ηλεκτρονικά αποτελέσματα των υποκαταστατών, τις αιτίες τους και να μπορούν να απεικονίζουν γραφικά τη δράση τους.

· Να είναι σε θέση να ταξινομήσει τους υποκαταστάτες ως υποκαταστάτες που δότες ηλεκτρονίων ή υποκαταστάτες που αφαιρούν ηλεκτρόνια με βάση τα επαγωγικά και μεσομερή τους αποτελέσματα.

· Να είναι σε θέση να προβλέψει την επίδραση των υποκαταστατών στην αντιδραστικότητα των μορίων.

Θέμα 2. Δραστικότητα υδρογονανθράκων. Αντιδράσεις ριζικής υποκατάστασης, ηλεκτρόφιλης προσθήκης και υποκατάστασης

Γενικά πρότυπα αντιδραστικότητας οργανικών ενώσεων ως χημική βάση για τη βιολογική τους λειτουργία. Η χημική αντίδραση ως διαδικασία. Έννοιες: υπόστρωμα, αντιδραστήριο, κέντρο αντίδρασης, κατάσταση μετάβασης, προϊόν αντίδρασης, ενέργεια ενεργοποίησης, ταχύτητα αντίδρασης, μηχανισμός.

Ταξινόμηση οργανικών αντιδράσεων ανάλογα με το αποτέλεσμα (προσθήκη, υποκατάσταση, αποβολή, οξειδοαναγωγή) και σύμφωνα με τον μηχανισμό - ριζική, ιοντική (ηλεκτρόφιλη, πυρηνόφιλη), συνεπής. Τύποι αντιδραστηρίων: ριζικό, όξινο, βασικό, ηλεκτρόφιλο, πυρηνόφιλο. Ομολυτική και ετερολυτική διάσπαση ομοιοπολικών δεσμών σε οργανικές ενώσεις και προκύπτοντα σωματίδια: ελεύθερες ρίζες, καρβοκατιόντα και καρβανιόντα. Η ηλεκτρονική και χωρική δομή αυτών των σωματιδίων και οι παράγοντες που καθορίζουν τη σχετική σταθερότητά τους.

Δραστικότητα υδρογονανθράκων. Αντιδράσεις ριζικής υποκατάστασης: ομολυτικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν δεσμούς CH του sp3-υβριδισμένου ατόμου άνθρακα. Ο μηχανισμός της ριζικής υποκατάστασης στο παράδειγμα της αντίδρασης αλογόνωσης αλκανίων και κυκλοαλκανίων. Η έννοια των διαδικασιών αλυσίδας. Η έννοια της τοποεπιλεκτικότητας.

Τρόποι σχηματισμού ελεύθερων ριζών: φωτόλυση, θερμόλυση, αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Ηλεκτρόφιλες αντιδράσεις προσθήκης ( ΑΕ) στη σειρά ακόρεστων υδρογονανθράκων: ετερολυτικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν δεσμούς p μεταξύ sp2-υβριδισμένων ατόμων άνθρακα. Μηχανισμός αντιδράσεων ενυδάτωσης και υδροαλογόνωσης. όξινη κατάλυση. Ο κανόνας του Markovnikov. Επίδραση στατικών και δυναμικών παραγόντων στην τοποεπιλεκτικότητα των αντιδράσεων ηλεκτροφιλικής προσθήκης. Χαρακτηριστικά των αντιδράσεων ηλεκτροφιλικής προσθήκης σε υδρογονάνθρακες διενίου και μικρούς κύκλους (κυκλοπροπάνιο, κυκλοβουτάνιο).

Αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης ( SE): ετερολυτικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν το νέφος p-ηλεκτρονίων του αρωματικού συστήματος. Ο μηχανισμός των αντιδράσεων αλογόνωσης, νίτρωσης, αλκυλίωσης αρωματικών ενώσεων: p - και μικρό- συγκροτήματα. Ο ρόλος του καταλύτη (οξύ Lewis) στο σχηματισμό ενός ηλεκτροφιλικού σωματιδίου.

Επίδραση υποκαταστατών στον αρωματικό πυρήνα στην αντιδραστικότητα των ενώσεων σε αντιδράσεις ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης. Προσανατολιστική επίδραση υποκαταστατών (προσανατολιστές τύπου Ι και ΙΙ).

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν τις έννοιες υπόστρωμα, αντιδραστήριο, κέντρο αντίδρασης, προϊόν αντίδρασης, ενέργεια ενεργοποίησης, ταχύτητα αντίδρασης, μηχανισμός αντίδρασης.

· Να γνωρίζουν την ταξινόμηση των αντιδράσεων σύμφωνα με διάφορα κριτήρια (από το τελικό αποτέλεσμα, με τη μέθοδο διάσπασης των δεσμών, με μηχανισμό) και τους τύπους των αντιδραστηρίων (ριζικά, ηλεκτροφιλικά, πυρηνόφιλα).

· Να γνωρίζουν την ηλεκτρονική και χωρική δομή των αντιδραστηρίων και τους παράγοντες που καθορίζουν τη σχετική σταθερότητά τους, να μπορούν να συγκρίνουν τη σχετική σταθερότητα παρόμοιων αντιδραστηρίων.

· Να γνωρίζουν τους τρόπους σχηματισμού ελεύθερων ριζών και τον μηχανισμό αντιδράσεων υποκατάστασης ριζών (SR) στα παραδείγματα αντιδράσεων αλογόνωσης αλκανίων και κυκλοαλκανίων.

· Να είναι σε θέση να προσδιορίσει τη στατιστική πιθανότητα σχηματισμού πιθανών προϊόντων σε αντιδράσεις υποκατάστασης ριζών και τη δυνατότητα μιας τοποεπιλεκτικής διαδικασίας.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων ηλεκτροφιλικής προσθήκης (ΑΕ) στις αντιδράσεις αλογόνωσης, υδροαλογόνωσης και ενυδάτωσης αλκενίων, να μπορούν να αξιολογούν ποιοτικά την αντιδραστικότητα των υποστρωμάτων με βάση τις ηλεκτρονικές επιδράσεις των υποκαταστατών.

· Να γνωρίζουν τον κανόνα του Markovnikov και να μπορούν να προσδιορίζουν την τοποεπιλεκτικότητα των αντιδράσεων ενυδάτωσης και υδροαλογόνωσης με βάση την επίδραση στατικών και δυναμικών παραγόντων.

· Να γνωρίζουν τα χαρακτηριστικά των αντιδράσεων ηλεκτροφιλικής προσθήκης σε συζευγμένους υδρογονάνθρακες διενίου και μικρούς κύκλους (κυκλοπροπάνιο, κυκλοβουτάνιο).

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης (ΣΕ) στις αντιδράσεις αλογόνωσης, νίτρωσης, αλκυλίωσης, ακυλίωσης αρωματικών ενώσεων.

· Να μπορεί, με βάση τις ηλεκτρονικές επιδράσεις των υποκαταστατών, να προσδιορίζει την επιρροή τους στην αντιδραστικότητα του αρωματικού πυρήνα και την προσανατολιστική τους δράση.

Θέμα 3. Οξεοβασικές ιδιότητες οργανικών ενώσεων

Οξύτητα και βασικότητα οργανικών ενώσεων: θεωρίες των Bronsted και Lewis. Η σταθερότητα ενός όξινου ανιόντος είναι ένας ποιοτικός δείκτης όξινων ιδιοτήτων. Γενικά πρότυπα στην αλλαγή των όξινων ή βασικών ιδιοτήτων σε σχέση με τη φύση των ατόμων στο όξινο ή βασικό κέντρο, τις ηλεκτρονικές επιδράσεις των υποκαταστατών σε αυτά τα κέντρα. Όξινες ιδιότητες οργανικών ενώσεων με λειτουργικές ομάδες που περιέχουν υδρογόνο (αλκοόλες, φαινόλες, θειόλες, καρβοξυλικά οξέα, αμίνες, CH-οξύτητα μορίων και βαθμονόμηση). p-βάσεις και n- βάσεις. Οι κύριες ιδιότητες των ουδέτερων μορίων που περιέχουν ετεροάτομα με μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων (αλκοόλες, θειόλες, σουλφίδια, αμίνες) και ανιόντα (υδροξείδιο, ιόντα αλκοξειδίου, ανιόντα οργανικών οξέων). Οξεοβασικές ιδιότητες ετεροκύκλων που περιέχουν άζωτο (πυρρόλη, ιμιδαζόλη, πυριδίνη). Ο δεσμός υδρογόνου ως ειδική εκδήλωση οξεοβασικών ιδιοτήτων.

Συγκριτικά χαρακτηριστικά των όξινων ιδιοτήτων ενώσεων που περιέχουν μια ομάδα υδροξυλίου (μονοϋδρικές και πολυϋδρικές αλκοόλες, φαινόλες, καρβοξυλικά οξέα). Συγκριτικά χαρακτηριστικά των κύριων ιδιοτήτων των αλειφατικών και των αρωματικών αμινών. Επίδραση της ηλεκτρονικής φύσης ενός υποκαταστάτη στις οξεοβασικές ιδιότητες των οργανικών μορίων.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν τους ορισμούς των οξέων και των βάσεων σύμφωνα με την πρωτολυτική θεωρία Bronsted και τη θεωρία ηλεκτρονίων Lewis.

· Να γνωρίζουν την ταξινόμηση οξέων και βάσεων Bronsted ανάλογα με τη φύση των ατόμων των όξινων ή βασικών κέντρων.

· Να γνωρίζουν τους παράγοντες που επηρεάζουν την ισχύ των οξέων και τη σταθερότητα των συζυγών βάσεων τους, να είναι σε θέση να διεξάγουν συγκριτική αξιολόγηση της ισχύος των οξέων με βάση τη σταθερότητα των αντίστοιχων ανιόντων τους.

· Να γνωρίζουν τους παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή των βάσεων Bronsted, να μπορούν να πραγματοποιούν συγκριτική εκτίμηση της αντοχής των βάσεων, λαμβάνοντας υπόψη αυτούς τους παράγοντες.

· Να γνωρίζουν τα αίτια του δεσμού υδρογόνου, να μπορούν να ερμηνεύουν τον σχηματισμό δεσμού υδρογόνου ως συγκεκριμένη εκδήλωση των ιδιοτήτων οξέος-βάσης μιας ουσίας.

· Να γνωρίζουν τα αίτια του ταυτομερισμού της κετοενόλης σε οργανικά μόρια, να μπορούν να τα εξηγούν από την άποψη των ιδιοτήτων οξέος-βάσης των ενώσεων σε σχέση με τη βιολογική τους δράση.

· Να γνωρίζει και να μπορεί να πραγματοποιεί ποιοτικές αντιδράσεις που επιτρέπουν τη διάκριση πολυυδρικών αλκοολών, φαινόλων, θειόλων.

Θέμα 4. Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης στο τετραγωνικό άτομο άνθρακα και ανταγωνιστικές αντιδράσεις απομάκρυνσης

Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης στο sp3-υβριδισμένο άτομο άνθρακα: ετερολυτικές αντιδράσεις λόγω της πόλωσης του δεσμού άνθρακα-ετεροατόμου (παράγωγα αλογόνου, αλκοόλες). Εύκολη και δύσκολη έξοδος από ομάδες: η σύνδεση μεταξύ της ευκολίας αποχώρησης από μια ομάδα και της δομής της. Επίδραση του διαλύτη, ηλεκτρονικών και χωρικών παραγόντων στην αντιδραστικότητα των ενώσεων στις αντιδράσεις μονο- και διμοριακής πυρηνόφιλης υποκατάστασης (SN1 και SN2). Στερεοχημεία αντιδράσεων πυρηνόφιλης υποκατάστασης.

Αντιδράσεις υδρόλυσης παραγώγων αλογόνου. Αντιδράσεις αλκυλίωσης αλκοολών, φαινολών, θειολών, σουλφιδίων, αμμωνίας, αμινών. Ο ρόλος της όξινης κατάλυσης στην πυρηνόφιλη υποκατάσταση της ομάδας υδροξυλίου. Παράγωγα αλογόνου, αλκοόλες, εστέρες θειικών και φωσφορικών οξέων ως αλκυλιωτικοί παράγοντες. Ο βιολογικός ρόλος των αντιδράσεων αλκυλίωσης.

Αντιδράσεις μονο- και διμοριακής απομάκρυνσης (Ε1 και Ε2): (αφυδάτωση, αφυδροαλογόνωση). Αυξημένη οξύτητα CH ως αιτία αντιδράσεων απομάκρυνσης που συνοδεύουν την πυρηνόφιλη υποκατάσταση στο υβριδισμένο με sp3 άτομο άνθρακα.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν τους παράγοντες που καθορίζουν την πυρηνοφιλία των αντιδραστηρίων, τη δομή των σημαντικότερων πυρηνόφιλων σωματιδίων.

· Να γνωρίζουν τα γενικά σχήματα των αντιδράσεων πυρηνόφιλης υποκατάστασης σε ένα κορεσμένο άτομο άνθρακα, την επίδραση στατικών και δυναμικών παραγόντων στην αντιδραστικότητα μιας ουσίας σε μια αντίδραση πυρηνόφιλης υποκατάστασης.

· Να γνωρίζουν τους μηχανισμούς μονο- και διμοριακής πυρηνόφιλης υποκατάστασης, να είναι σε θέση να αξιολογούν την επίδραση στερικών παραγόντων, την επίδραση των διαλυτών, την επίδραση στατικών και δυναμικών παραγόντων στην αντίδραση με έναν από τους μηχανισμούς.

· Να γνωρίζουν τους μηχανισμούς μονο- και διμοριακής αποβολής, τους λόγους ανταγωνισμού μεταξύ των αντιδράσεων πυρηνόφιλης υποκατάστασης και αποβολής.

· Γνωρίστε τον κανόνα του Zaitsev και να είστε σε θέση να προσδιορίσετε το κύριο προϊόν στις αντιδράσεις αφυδάτωσης και αφυδροαλογόνωσης ασύμμετρων αλκοολών και αλογονοαλκανίων.

Θέμα 5. Αντιδράσεις πυρηνόφιλης προσθήκης και υποκατάστασης στο τριγωνικό άτομο άνθρακα

Αντιδράσεις πυρηνόφιλης προσθήκης: ετερολυτικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν δεσμούς p άνθρακα-οξυγόνου (αλδεΰδες, κετόνες). Ο μηχανισμός των αντιδράσεων αλληλεπίδρασης των καρβονυλικών ενώσεων με πυρηνόφιλα αντιδραστήρια (νερό, αλκοόλες, θειόλες, αμίνες). Η επίδραση ηλεκτρονικών και χωρικών παραγόντων, ο ρόλος της όξινης κατάλυσης, η αναστρεψιμότητα των πυρηνόφιλων αντιδράσεων προσθήκης. Ημιακετάλες και ακετάλες, παρασκευή και υδρόλυση τους. Ο βιολογικός ρόλος των αντιδράσεων ακεταλίωσης. Αντιδράσεις προσθήκης αλδόλης. κύρια κατάλυση. Η δομή του ενολικού ιόντος.

Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης στη σειρά καρβοξυλικών οξέων. Ηλεκτρονική και χωρική δομή της καρβοξυλικής ομάδας. Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης στο sp2-υβριδισμένο άτομο άνθρακα (καρβοξυλικά οξέα και τα λειτουργικά τους παράγωγα). Ακυλιωτικοί παράγοντες (αλογονίδια οξέων, ανυδρίτες, καρβοξυλικά οξέα, εστέρες, αμίδια), συγκριτικά χαρακτηριστικά της αντιδραστικότητάς τους. Αντιδράσεις ακυλίωσης - ο σχηματισμός ανυδριδίων, εστέρων, θειοαιθέρων, αμιδίων - και οι αντιδράσεις αντίστροφης υδρόλυσης τους. Το ακετυλο συνένζυμο Α είναι ένας φυσικός μακροεργικός παράγοντας ακυλίωσης. Ο βιολογικός ρόλος των αντιδράσεων ακυλίωσης. Η έννοια της πυρηνόφιλης υποκατάστασης σε άτομα φωσφόρου, αντιδράσεις φωσφορυλίωσης.

Αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής οργανικών ενώσεων. Ειδικότητα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής οργανικών ενώσεων. Η έννοια της μεταφοράς ενός ηλεκτρονίου, της μεταφοράς ιόντων υδριδίου και η δράση του συστήματος NAD + ↔ NADH. Αντιδράσεις οξείδωσης αλκοολών, φαινολών, σουλφιδίων, καρβονυλικών ενώσεων, αμινών, θειόλων. Αντιδράσεις ανάκτησης καρβονυλικών ενώσεων, δισουλφιδίων. Ο ρόλος των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων στις διαδικασίες της ζωής.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν την ηλεκτρονική και χωρική δομή της καρβονυλικής ομάδας, την επίδραση ηλεκτρονικών και στερεοχημικών παραγόντων στην αντιδραστικότητα της οξοομάδας σε αλδεΰδες και κετόνες.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων της πυρηνόφιλης προσθήκης νερού, αλκοολών, αμινών, θειόλων σε αλδεΰδες και κετόνες, τον ρόλο του καταλύτη.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων συμπύκνωσης αλδόλης, τους παράγοντες που καθορίζουν τη συμμετοχή της ένωσης στην αντίδραση αυτή.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων αναγωγής οξο ενώσεων με υδρίδια μετάλλων.

· Γνωρίστε τα κέντρα αντίδρασης που είναι διαθέσιμα στα μόρια των καρβοξυλικών οξέων. Να είναι σε θέση να πραγματοποιήσει μια συγκριτική εκτίμηση της ισχύος των καρβοξυλικών οξέων ανάλογα με τη δομή της ρίζας.

· Να γνωρίζουν την ηλεκτρονική και χωρική δομή της καρβοξυλικής ομάδας, να είναι σε θέση να διεξάγουν μια συγκριτική αξιολόγηση της ικανότητας του ατόμου άνθρακα της οξοομάδας σε καρβοξυλικά οξέα και των λειτουργικών τους παραγώγων (αλογονίδια οξέων, ανυδρίτες, εστέρες, αμίδια, άλατα) υποστούν πυρηνόφιλη επίθεση.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων πυρηνόφιλης υποκατάστασης χρησιμοποιώντας παραδείγματα ακυλίωσης, εστεροποίησης, υδρόλυσης εστέρων, ανυδριτών, αλογονιδίων οξέων, αμιδίων.

Θέμα 6. Λιπίδια, ταξινόμηση, δομή, ιδιότητες

Τα λιπίδια είναι σαπωνοποιήσιμα και μη σαπωνοποιήσιμα. ουδέτερα λιπίδια. Φυσικά λίπη ως μείγμα τριακυλογλυκερολών. Τα κύρια φυσικά ανώτερα λιπαρά οξέα που συνθέτουν τα λιπίδια είναι: παλμιτικό, στεατικό, ελαϊκό, λινολεϊκό, λινολενικό. Αραχιδονικό οξύ. Χαρακτηριστικά των ακόρεστων λιπαρών οξέων, w-ονοματολογία.

Οξείδωση υπεροξειδίου θραυσμάτων ακόρεστων λιπαρών οξέων στις κυτταρικές μεμβράνες. Ο ρόλος της λιπιδικής υπεροξείδωσης των μεμβρανών στη δράση χαμηλών δόσεων ακτινοβολίας στο σώμα. Αντιοξειδωτικά αμυντικά συστήματα.

Φωσφολιπίδια. Φωσφορικά οξέα. Οι φωσφατιδυλκολαμίνες και οι φωσφατιδυλοσερίνες (κεφαλίνες), οι φωσφατιδυλοχολίνες (λεκιθίνες) είναι δομικά συστατικά των κυτταρικών μεμβρανών. λιπιδική διπλοστιβάδα. Σφιγγολιπίδια, κεραμίδια, σφιγγομυελίνες. Γλυκολιπίδια του εγκεφάλου (εγκεφαλοζίτες, γαγγλιοσίδες).

Απαιτήσεις ικανότητας:

Γνωρίστε την ταξινόμηση των λιπιδίων, τη δομή τους.

· Γνωρίστε τη δομή των δομικών συστατικών των σαπωνοποιήσιμων λιπιδίων - αλκοολών και ανώτερων λιπαρών οξέων.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων σχηματισμού και υδρόλυσης απλών και πολύπλοκων λιπιδίων.

· Να γνωρίζει και να μπορεί να πραγματοποιεί ποιοτικές αντιδράσεις σε ακόρεστα λιπαρά οξέα και έλαια.

· Να γνωρίζουν την ταξινόμηση των ασαπωνοποίητων λιπιδίων, να έχουν μια ιδέα για τις αρχές ταξινόμησης των τερπενίων και των στεροειδών, τον βιολογικό τους ρόλο.

· Να γνωρίζουν τον βιολογικό ρόλο των λιπιδίων, τις κύριες λειτουργίες τους, να έχουν μια ιδέα για τα κύρια στάδια της υπεροξείδωσης των λιπιδίων και τις συνέπειες αυτής της διαδικασίας για το κύτταρο.

Ενότητα 2. Στερεοϊσομέρεια οργανικών μορίων. Πολυ - και ετερολειτουργικές ενώσεις που εμπλέκονται σε ζωτικές διαδικασίες

Θέμα 7. Στερεοϊσομέρεια οργανικών μορίων

Στερεοϊσομέρεια σε μια σειρά ενώσεων με διπλό δεσμό (p-διαστερεομερισμός). Cis - και trans-ισομερισμός ακόρεστων ενώσεων. Τα Ε, Ζ είναι ο συμβολισμός για τα p-διαστερεομερή. Συγκριτική σταθερότητα ρ-διαστερεομερών.

χειρόμορφα μόρια. Ασύμμετρο άτομο άνθρακα ως κέντρο χειραλικότητας. Στερεοϊσομέρεια μορίων με ένα κέντρο χειρικότητας (εναντιομερισμός). οπτική δραστηριότητα. Φόρμουλες προβολής Fisher. Η γλυκεραλδεΰδη ως πρότυπο διαμόρφωσης, απόλυτη και σχετική διαμόρφωση. D, L-σύστημα στερεοχημικής ονοματολογίας. R, S-σύστημα στερεοχημικής ονοματολογίας. Ρακεμικά μείγματα και μέθοδοι διαχωρισμού τους.

Στερεοϊσομέρεια μορίων με δύο ή περισσότερα κέντρα χειραλικότητας. Εναντιομερή, διαστερεομερή, μεσομορφές.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν τα αίτια της στερεοϊσομέρειας στη σειρά των υδρογονανθράκων αλκενίων και διενίων.

· Να είναι σε θέση να προσδιορίσει την πιθανότητα ύπαρξης p-διαστερεομερών με τον συντομευμένο δομικό τύπο μιας ακόρεστης ένωσης, να διακρίνει μεταξύ cis-trans-ισομερών, να αξιολογήσει τη συγκριτική τους σταθερότητα.

· Να γνωρίζουν τα στοιχεία συμμετρίας των μορίων, τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την εμφάνιση χειραλικότητας σε ένα οργανικό μόριο.

· Να γνωρίζουν και να μπορούν να απεικονίζουν εναντιομερή χρησιμοποιώντας τύπους προβολής Fisher, να υπολογίζουν τον αριθμό των αναμενόμενων στερεοϊσομερών με βάση τον αριθμό των χειρόμορφων κέντρων σε ένα μόριο, τις αρχές για τον προσδιορισμό της απόλυτης και σχετικής διαμόρφωσης, D-, L-σύστημα στερεοχημικής ονοματολογίας.

· Να γνωρίζουν τους τρόπους διαχωρισμού των ρακεμικών, τις βασικές αρχές του συστήματος R, S της στερεοχημικής ονοματολογίας.

Θέμα 8. Φυσιολογικά δραστικές πολυ- και ετερολειτουργικές ενώσεις αλειφατικών, αρωματικών και ετεροκυκλικών σειρών

Η πολυ- και ετερολειτουργικότητα ως ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των οργανικών ενώσεων που εμπλέκονται σε ζωτικές διαδικασίες και αποτελούν τους ιδρυτές των σημαντικότερων ομάδων φαρμάκων. Χαρακτηριστικά στην αμοιβαία επιρροή των λειτουργικών ομάδων ανάλογα με τη σχετική θέση τους.

Πολυϋδρικές αλκοόλες: αιθυλενογλυκόλη, γλυκερίνη. Εστέρες πολυυδρικών αλκοολών με ανόργανα οξέα (νιτρογλυκερίνη, φωσφορική γλυκερίνη). Διυδρικές φαινόλες: υδροκινόνη. Οξείδωση διατομικών φαινολών. Σύστημα υδροκινόνης-κινόνης. Οι φαινόλες ως αντιοξειδωτικά (καθαριστές ελεύθερων ριζών). Τοκοφερόλες.

Διβασικά καρβοξυλικά οξέα: οξαλικό, μηλονικό, ηλεκτρικό, γλουταρικό, φουμαρικό. Η μετατροπή του ηλεκτρικού οξέος σε φουμαρικό οξύ ως παράδειγμα βιολογικά σημαντικής αντίδρασης αφυδρογόνωσης. Αντιδράσεις αποκαρβοξυλίωσης, ο βιολογικός τους ρόλος.

Αμινοαλκοόλες: αμινοαιθανόλη (κολαμίνη), χολίνη, ακετυλοχολίνη. Ο ρόλος της ακετυλοχολίνης στη χημική μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων στις συνάψεις. Αμινοφαινόλες: ντοπαμίνη, νορεπινεφρίνη, επινεφρίνη. Η έννοια του βιολογικού ρόλου αυτών των ενώσεων και των παραγώγων τους. Νευροτοξικές επιδράσεις της 6-υδροξυντοπαμίνης και των αμφεταμινών.

Υδροξυ και αμινοξέα. Αντιδράσεις κυκλοποίησης: η επίδραση διαφόρων παραγόντων στη διαδικασία σχηματισμού του κύκλου (υλοποίηση των αντίστοιχων διαμορφώσεων, το μέγεθος του κύκλου που προκύπτει, ο συντελεστής εντροπίας). Λακτόνες. λακτάμες. Υδρόλυση λακτονών και λακταμών. Αντίδραση αποβολής β-υδροξυ και αμινοξέων.

Aldegido - και κετοοξέα: πυροσταφυλικό, ακετοξικό, οξαλοξικό, α-κετογλουταρικό. Ιδιότητες οξέος και αντιδραστικότητα. Αντιδράσεις αποκαρβοξυλίωσης β-κετοοξέων και οξειδωτικής αποκαρβοξυλίωσης α-κετοοξέων. Ακετοξικός εστέρας, ταυτομερισμός κετο-ενόλης. Εκπρόσωποι "κετονικών σωμάτων" - β-υδροξυβουτυρικό, β-κετοβουτυρικό οξύ, ακετόνη, η βιολογική και διαγνωστική τους σημασία.

Ετερολειτουργικά παράγωγα της σειράς βενζολίου ως φάρμακα. Σαλικυλικό οξύ και τα παράγωγά του (ακετυλοσαλικυλικό οξύ).

Παρααμινοβενζοϊκό οξύ και τα παράγωγά του (αναισθησία, νοβοκαΐνη). Ο βιολογικός ρόλος του π-αμινοβενζοϊκού οξέος. Σουλφανιλικό οξύ και το αμίδιο του (στρεπτοκτόνο).

Ετερόκυκλοι με πολλά ετεροάτομα. Πυραζόλη, ιμιδαζόλη, πυριμιδίνη, πουρίνη. Το Pyrazolone-5 είναι η βάση των μη ναρκωτικών αναλγητικών. Βαρβιτουρικό οξύ και τα παράγωγά του. Υδροξυπουρίνες (υποξανθίνη, ξανθίνη, ουρικό οξύ), ο βιολογικός τους ρόλος. Ετεροκυκλικοί με ένα ετεροάτομο. Πυρρόλη, ινδόλη, πυριδίνη. Βιολογικά σημαντικά παράγωγα πυριδίνης είναι παράγωγα νικοτιναμίδης, πυριδοξάλης, ισονικοτινικού οξέος. Το νικοτιναμίδιο είναι ένα δομικό συστατικό του συνενζύμου NAD+, το οποίο καθορίζει τη συμμετοχή του στην OVR.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να μπορεί να ταξινομεί τις ετερολειτουργικές ενώσεις κατά σύσταση και κατά την αμοιβαία διάταξη τους.

· Να γνωρίζουν τις ειδικές αντιδράσεις αμινοξέων και υδροξυοξέων με a, b, g - διάταξη λειτουργικών ομάδων.

· Να γνωρίζετε τις αντιδράσεις που οδηγούν στο σχηματισμό βιολογικά ενεργών ενώσεων: χολίνη, ακετυλοχολίνη, αδρεναλίνη.

· Να γνωρίζουν το ρόλο του ταυτομερισμού της κετο-ενόλης στην εκδήλωση της βιολογικής δραστηριότητας των κετοοξέων (πυρουβικό, οξαλοξικό, ακετοξικό) και των ετεροκυκλικών ενώσεων (πυραζόλη, βαρβιτουρικό οξύ, πουρίνη).

· Να γνωρίζουν τις μεθόδους οξειδοαναγωγικών μετασχηματισμών οργανικών ενώσεων, τον βιολογικό ρόλο των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων στην εκδήλωση της βιολογικής δραστηριότητας των διατομικών φαινολών, το νικοτιναμίδιο, το σχηματισμό κετονοσωμάτων.

Θέμα9 . Υδατάνθρακες, ταξινόμηση, δομή, ιδιότητες, βιολογικός ρόλος

Υδατάνθρακες, η ταξινόμηση τους σε σχέση με την υδρόλυση. Ταξινόμηση μονοσακχαριτών. Αλδόζες, κετόζες: τριόζες, τετρόζες, πεντόζες, εξόζες. Στερεοϊσομέρεια μονοσακχαριτών. D - και L-σειρά στερεοχημικής ονοματολογίας. Ανοιχτές και κυκλικές μορφές. Φόρμουλες Fisher και φόρμουλες Haworth. Φουρανόσες και πυρανόσες, α - και β-ανωμερή. Κυκλο-οξο-ταυτομερισμός. Διαμορφώσεις μορφών πυρανόζης μονοσακχαριτών. Η δομή των πιο σημαντικών εκπροσώπων των πεντόζης (ριβόζη, ξυλόζη). εξόζη (γλυκόζη, μαννόζη, γαλακτόζη, φρουκτόζη). δεοξυσάκχαρα (2-δεοξυριβόζη); αμινο σάκχαρα (γλυκοζαμίνη, μαννοζαμίνη, γαλακτοζαμίνη).

Χημικές ιδιότητες μονοσακχαριτών. Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης που περιλαμβάνουν ανωμερές κέντρο. Ο- και Ν-γλυκοσίδες. υδρόλυση γλυκοσιδών. Φωσφορικά άλατα μονοσακχαριτών. Οξείδωση και αναγωγή μονοσακχαριτών. Μείωση των ιδιοτήτων των αλδοσών. Γλυκονικό, γλυκαρικό, γλυκουρονικό οξύ.

Ολιγοσακχαρίτες. Δισακχαρίτες: μαλτόζη, κελλοβιόζη, λακτόζη, σακχαρόζη. Δομή, κυκλο-οξο-ταυτομερισμός. Υδρόλυση.

Πολυσακχαρίτες. Γενικά χαρακτηριστικά και ταξινόμηση πολυσακχαριτών. Ομο- και ετεροπολυσακχαρίτες. Ομοπολυσακχαρίτες: άμυλο, γλυκογόνο, δεξτράνες, κυτταρίνη. Πρωτογενής δομή, υδρόλυση. Η έννοια της δευτερογενούς δομής (άμυλο, κυτταρίνη).

Απαιτήσεις ικανότητας:

Γνωρίστε την ταξινόμηση των μονοσακχαριτών (ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων άνθρακα, τη σύνθεση των λειτουργικών ομάδων), τη δομή των ανοιχτών και κυκλικών μορφών (φουρανόζη, πυρανόζη) των πιο σημαντικών μονοσακχαριτών, την αναλογία τους σε σειρά D - και L - στερεοχημικών ονοματολογία, να είναι σε θέση να προσδιορίσει τον αριθμό των πιθανών διαστερεομερών, να παραπέμψει τα στερεοϊσομερή σε διαστερεομερή, επιμερή, ανωμερή.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων κυκλοποίησης μονοσακχαριτών, τα αίτια της μεταλλαξίωσης των διαλυμάτων μονοσακχαριτών.

· Να γνωρίζουν τις χημικές ιδιότητες των μονοσακχαριτών: αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, αντιδράσεις σχηματισμού και υδρόλυσης Ο- και Ν-γλυκοσιδών, αντιδράσεις εστεροποίησης, φωσφορυλίωση.

· Να μπορεί να πραγματοποιεί ποιοτικές αντιδράσεις στο θραύσμα διόλης και την παρουσία των αναγωγικών ιδιοτήτων των μονοσακχαριτών.

· Να γνωρίζουν την ταξινόμηση των δισακχαριτών και τη δομή τους, τη διαμόρφωση ενός ανωμερούς ατόμου άνθρακα που σχηματίζει γλυκοσιδικό δεσμό, ταυτομερείς μετασχηματισμούς δισακχαριτών, τις χημικές τους ιδιότητες, τον βιολογικό ρόλο.

· Να γνωρίζουν την ταξινόμηση των πολυσακχαριτών (σε σχέση με την υδρόλυση, σύμφωνα με τη σύνθεση μονοσακχαριτών), τη δομή των σημαντικότερων εκπροσώπων των ομοπολυσακχαριτών, τη διαμόρφωση του ανωμερούς ατόμου άνθρακα που σχηματίζει έναν γλυκοσιδικό δεσμό, τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες και τον βιολογικό τους ρόλο . Να έχουν κατανόηση του βιολογικού ρόλου των ετεροπολυσακχαριτών.

Θέμα 10.ένα- Αμινοξέα, πεπτίδια, πρωτεΐνες. Δομή, ιδιότητες, βιολογικός ρόλος

Δομή, ονοματολογία, ταξινόμηση α-αμινοξέων που συνθέτουν πρωτεΐνες και πεπτίδια. Στερεοϊσομέρεια α-αμινοξέων.

Βιοσυνθετικές οδοί για τον σχηματισμό α-αμινοξέων από οξοοξέα: αντιδράσεις αναγωγικής αμίνωσης και τρανσαμίνωσης. Απαραίτητα αμινοξέα.

Χημικές ιδιότητες των α-αμινοξέων ως ετερολειτουργικών ενώσεων. Οξεοβασικές ιδιότητες α-αμινοξέων. Ισοηλεκτρικό σημείο, μέθοδοι διαχωρισμού α-αμινοξέων. Σχηματισμός ενδοσύνθετων αλάτων. Αντιδράσεις εστεροποίησης, ακυλίωσης, αλκυλίωσης. Αλληλεπίδραση με νιτρώδες οξύ και φορμαλδεΰδη, η σημασία αυτών των αντιδράσεων για την ανάλυση των αμινοξέων.

Το g-αμινοβουτυρικό οξύ είναι ένας ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής του ΚΝΣ. Αντικαταθλιπτική δράση L-τρυπτοφάνης, σεροτονίνης ως νευροδιαβιβαστή ύπνου. Μεσολαβητικές ιδιότητες γλυκίνης, ισταμίνης, ασπαρτικού και γλουταμινικού οξέος.

Βιολογικά σημαντικές αντιδράσεις α-αμινοξέων. Αντιδράσεις απαμίνωσης και υδροξυλίωσης. Αποκαρβοξυλίωση α-αμινοξέων - ο τρόπος για το σχηματισμό βιογενών αμινών και βιορυθμιστών (κολαμίνη, ισταμίνη, τρυπταμίνη, σεροτονίνη.) Πεπτίδια. Ηλεκτρονική δομή του πεπτιδικού δεσμού. Όξινη και αλκαλική υδρόλυση πεπτιδίων. Καθιέρωση της σύνθεσης αμινοξέων με χρήση σύγχρονων φυσικών και χημικών μεθόδων (μέθοδοι Sanger και Edman). Η έννοια των νευροπεπτιδίων.

Η πρωταρχική δομή των πρωτεϊνών. Μερική και πλήρης υδρόλυση. Η έννοια των δευτερογενών, τριτογενών και τεταρτοταγών δομών.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν τη δομή, τη στερεοχημική ταξινόμηση των α-αμινοξέων, που ανήκουν στη D- και L-στερεοχημική σειρά φυσικών αμινοξέων, βασικών αμινοξέων.

· Να γνωρίζουν τους τρόπους σύνθεσης των α-αμινοξέων in vivo και in vitro, να γνωρίζουν τις οξεοβασικές ιδιότητες και μεθόδους μεταφοράς των α-αμινοξέων σε ισοηλεκτρική κατάσταση.

· Να γνωρίζουν τις χημικές ιδιότητες των α-αμινοξέων (αντιδράσεις σε αμινο - και καρβοξυλικές ομάδες), να είναι σε θέση να πραγματοποιούν ποιοτικές αντιδράσεις (ξαντοπρωτεΐνη, με Сu (OH) 2, νινυδρίνη).

Γνωρίζουν την ηλεκτρονική δομή του πεπτιδικού δεσμού, την πρωτογενή, δευτεροταγή, τριτοταγή και τεταρτοταγή δομή πρωτεϊνών και πεπτιδίων, γνωρίζουν πώς να προσδιορίζουν τη σύνθεση αμινοξέων και την αλληλουχία αμινοξέων (μέθοδος Sanger, μέθοδος Edman), μπορούν να πραγματοποιούν τη διουρία αντίδραση για πεπτίδια και πρωτεΐνες.

· Να γνωρίζουν την αρχή της μεθόδου σύνθεσης πεπτιδίων χρησιμοποιώντας την προστασία και την ενεργοποίηση λειτουργικών ομάδων.

Θέμα 11. Νουκλεοτίδια και νουκλεϊκά οξέα

Νουκλεϊκές βάσεις που αποτελούν τα νουκλεϊκά οξέα. Βάσεις πυριμιδίνης (ουρακίλη, θυμίνη, κυτοσίνη) και πουρίνης (αδενίνη, γουανίνη), η αρωματικότητά τους, οι ταυτομερείς μετασχηματισμοί.

Νουκλεοσίδια, αντιδράσεις σχηματισμού τους. Η φύση της σύνδεσης της νουκλεϊκής βάσης με το υπόλειμμα υδατάνθρακα. διαμόρφωση του γλυκοσιδικού κέντρου. Υδρόλυση νουκλεοζιτών.

Νουκλεοτίδια. Η δομή των μονονουκλεοτιδίων που σχηματίζουν νουκλεϊκά οξέα. Ονοματολογία. Υδρόλυση νουκλεοτιδίων.

Η πρωτογενής δομή των νουκλεϊκών οξέων. Φωσφοδιεστερικός δεσμός. Ριβονουκλεϊκά και δεοξυριβονουκλεϊκά οξέα. Νουκλεοτιδική σύνθεση RNA και DNA. Υδρόλυση νουκλεϊκών οξέων.

Η έννοια της δευτερογενούς δομής του DNA. Ο ρόλος των δεσμών υδρογόνου στο σχηματισμό της δευτερογενούς δομής. Συμπληρωματικότητα πυρηνικών βάσεων.

Φάρμακα που βασίζονται σε τροποποιημένες νουκλεϊκές βάσεις (5-φθοροουρακίλη, 6-μερκαπτοπουρίνη). Η αρχή της χημικής ομοιότητας. Αλλαγές στη δομή των νουκλεϊκών οξέων υπό την επίδραση χημικών ουσιών και ακτινοβολίας. Μεταλλαξιογόνος δράση του νιτρώδους οξέος.

Πολυφωσφορικά νουκλεοσίδια (ADP, ATP), χαρακτηριστικά της δομής τους, που τους επιτρέπουν να εκτελούν τις λειτουργίες μακροεργικών ενώσεων και ενδοκυτταρικών βιορυθμιστών. Η δομή του cAMP - ένας ενδοκυτταρικός "ενδιάμεσος" ορμονών.

Απαιτήσεις ικανότητας:

· Να γνωρίζουν τη δομή των αζωτούχων βάσεων πυριμιδίνης και πουρίνης, τους ταυτομερείς μετασχηματισμούς τους.

· Να γνωρίζουν τον μηχανισμό των αντιδράσεων σχηματισμού Ν-γλυκοζιτών (νουκλεοζίτες) και την υδρόλυση τους, την ονοματολογία των νουκλεοζιτών.

· Γνωρίστε τις θεμελιώδεις ομοιότητες και διαφορές μεταξύ των φυσικών και των συνθετικών νουκλεοσιδίων-αντιβιοτικών σε σύγκριση με τους νουκλεοσίτες που αποτελούν μέρος του DNA και του RNA.

· Να γνωρίζουν τις αντιδράσεις σχηματισμού νουκλεοτιδίων, τη δομή των μονονουκλεοτιδίων που αποτελούν τα νουκλεϊκά οξέα, την ονοματολογία τους.

· Να γνωρίζουν τη δομή των κυκλο- και πολυφωσφορικών νουκλεοσιδίων, τον βιολογικό τους ρόλο.

· Γνωρίστε τη νουκλεοτιδική σύνθεση του DNA και του RNA, τον ρόλο του φωσφοδιεστερικού δεσμού στη δημιουργία της πρωτογενούς δομής των νουκλεϊκών οξέων.

· Να γνωρίζουν τον ρόλο των δεσμών υδρογόνου στο σχηματισμό της δευτερογενούς δομής του DNA, τη συμπληρωματικότητα των αζωτούχων βάσεων, τον ρόλο των συμπληρωματικών αλληλεπιδράσεων στη βιολογική λειτουργία του DNA.

Γνωρίστε τους παράγοντες που προκαλούν τις μεταλλάξεις και την αρχή της δράσης τους.

Πληροφοριακό μέρος

Βιβλιογραφία

Κύριος:

1. Romanovsky, βιοοργανική χημεία: ένα εγχειρίδιο σε 2 μέρη /. - Μινσκ: BSMU, 20s.

2. Romanovsky, στο εργαστήριο για τη βιοοργανική χημεία: εγχειρίδιο / επιμέλεια. - Μινσκ: BSMU, 1999. - 132 σελ.

3. Tyukavkina, N. A., Bioorganic chemistry: σχολικό βιβλίο /,. - Μόσχα: Ιατρική, 1991. - 528 σελ.

Πρόσθετος:

4. Ovchinnikov, χημεία: μονογραφία / .

- Μόσχα: Εκπαίδευση, 1987. - 815 σελ.

5. Potapov,: σχολικό βιβλίο /. - Μόσχα:

Chemistry, 1988. - 464 p.

6. Riles, A. Fundamentals of organic chemistry: σχολικό βιβλίο / A. Rice, K. Smith,

R. Ward. - Μόσχα: Mir, 1989. - 352 σελ.

7. Taylor, G. Fundamentals of organic chemistry: σχολικό βιβλίο / G. Taylor. -

Μόσχα: Κύριοι.

8. Terney, A. Σύγχρονη οργανική χημεία: εγχειρίδιο σε 2 τόμους /

Α. Τέρνεϊ. - Μόσχα: Mir, 1981. - 1310 p.

9. Tyukavkina, για εργαστηριακές μελέτες σε βιοοργανικά

χημεία: σχολικό βιβλίο / [και άλλα]; επιμέλεια Ν. Α.

Tyukavkina. - Μόσχα: Ιατρική, 1985. - 256 σελ.

10. Tyukavkina, N. A., Bioorganic chemistry: Ένα εγχειρίδιο για μαθητές

ιατρικά ιδρύματα / , . - Μόσχα.

Γειά σου! Πολλοί φοιτητές ιατρικών πανεπιστημίων σπουδάζουν τώρα βιοοργανική χημεία, γνωστή και ως BOC.

Σε ορισμένα πανεπιστήμια, αυτό το θέμα τελειώνει με μια δοκιμή, σε άλλα - με μια εξέταση. Μερικές φορές συμβαίνει ότι το τεστ σε ένα πανεπιστήμιο είναι συγκρίσιμο σε πολυπλοκότητα με τις εξετάσεις σε άλλο.

Στο πανεπιστήμιό μου, η βιοοργανική χημεία ήταν απλώς μια εξέταση κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού στο τέλος του πρώτου έτους. Πρέπει να πω ότι το BOH είναι ένα από εκείνα τα θέματα που στην αρχή τρομάζουν και μπορούν να εμπνεύσουν τη σκέψη - "είναι αδύνατο να περάσει". Αυτό ισχύει ιδιαίτερα, φυσικά, για άτομα με αδύναμη βάση οργανικής χημείας (και, παραδόξως, υπάρχουν αρκετά τέτοια άτομα στα ιατρικά πανεπιστήμια).

Τα προγράμματα για τη μελέτη της βιοοργανικής χημείας σε διάφορα πανεπιστήμια μπορεί να διαφέρουν πολύ, και οι μέθοδοι διδασκαλίας ακόμη περισσότερο.

Ωστόσο, οι απαιτήσεις για τους μαθητές είναι περίπου οι ίδιες παντού. Για να το θέσω πολύ απλά, για να περάσετε τη βιοοργανική χημεία στο 5, πρέπει να γνωρίζετε τα ονόματα, τις ιδιότητες, τα δομικά χαρακτηριστικά και τις τυπικές αντιδράσεις μιας σειράς οργανικών ουσιών.

Ο δάσκαλός μας, ένας αξιοσέβαστος καθηγητής, παρουσίασε το υλικό σαν κάθε μαθητής να ήταν ο καλύτερος στο σχολείο στην οργανική χημεία (και η βιοοργανική χημεία είναι ουσιαστικά ένα περίπλοκο μάθημα στη σχολική οργανική χημεία). Μάλλον είχε δίκιο στην προσέγγισή του, όλοι πρέπει να σηκωθούν και να προσπαθήσουν να είναι οι καλύτεροι. Ωστόσο, αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι ορισμένοι μαθητές, που δεν κατανοούσαν εν μέρει την ύλη στις πρώτες 2-3 τάξεις, σταμάτησαν να καταλαβαίνουν τα πάντα προς τα μέσα του εξαμήνου.

Αποφάσισα να γράψω αυτό το υλικό σε μεγάλο βαθμό γιατί ήμουν ακριβώς ένας τέτοιος μαθητής. Στο σχολείο, μου άρεσε πολύ η ανόργανη χημεία, αλλά πάντα δεν ασχολιόμουν με την οργανική χημεία. Ακόμη και όταν προετοιμαζόμουν για την Ενιαία Κρατική Εξέταση, επέλεξα τη στρατηγική να ενισχύσω όλες τις γνώσεις μου για τα ανόργανα, ενώ ταυτόχρονα έφτιαξα μόνο τη βάση των οργανικών. Παρεμπιπτόντως, μου βγήκε σχεδόν λοξά ως προς τα εισαγωγικά σημεία, αλλά αυτό είναι άλλη ιστορία.

Δεν ήταν μάταια που είπα για τη μεθοδολογία διδασκαλίας, γιατί και η δική μας ήταν πολύ ασυνήθιστη. Αμέσως, σχεδόν στην πρώτη τάξη, μας έδειξαν τα εγχειρίδια σύμφωνα με τα οποία έπρεπε να κάνουμε τεστ και μετά τις εξετάσεις.

Βιοοργανική χημεία - τεστ και εξετάσεις

Ολόκληρο το μάθημα χωρίστηκε σε 4 κύρια θέματα, καθένα από τα οποία τελείωσε με ένα δοκιμαστικό μάθημα. Είχαμε ήδη ερωτήσεις για καθένα από τα τέσσερα τεστ από τα πρώτα ζευγάρια. Φυσικά, τρόμαξαν, αλλά ταυτόχρονα χρησίμευαν ως ένα είδος χάρτη στον οποίο κινούνταν.

Το πρώτο τεστ ήταν αρκετά στοιχειώδες. Αφιερώθηκε κυρίως στην ονοματολογία, στις τετριμμένες (οικιακές) και διεθνείς ονομασίες και, φυσικά, στην ταξινόμηση των ουσιών. Επίσης, με τη μια ή την άλλη μορφή, επηρεάστηκαν τα σημάδια της αρωματικότητας.

Η δεύτερη δοκιμασία μετά την πρώτη φαινόταν πολύ πιο δύσκολη. Εκεί ήταν απαραίτητο να περιγραφούν οι ιδιότητες και οι αντιδράσεις ουσιών όπως οι κετόνες, οι αλδεΰδες, οι αλκοόλες, τα καρβοξυλικά οξέα. Για παράδειγμα, μια από τις πιο χαρακτηριστικές αντιδράσεις των αλδεΰδων είναι η αντίδραση του καθρέφτη αργύρου. Πολύ όμορφο θέαμα. Εάν προσθέσετε αντιδραστήριο Tollens, δηλαδή OH, σε οποιαδήποτε αλδεΰδη, τότε στο τοίχωμα του δοκιμαστικού σωλήνα θα δείτε ένα ίζημα που μοιάζει με καθρέφτη, όπως φαίνεται:

Η τρίτη κατάταξη με φόντο τη δεύτερη δεν φαινόταν τόσο τρομερή. Όλοι έχουν ήδη συνηθίσει να γράφουν αντιδράσεις και να απομνημονεύουν ιδιότητες με ταξινομήσεις. Στην τρίτη κατάταξη, επρόκειτο για ενώσεις με δύο λειτουργικές ομάδες - αμινοφαινόλες, αμινοαλκοόλες, οξοξέα και άλλες. Κάθε εισιτήριο περιείχε επίσης τουλάχιστον ένα εισιτήριο υδατανθράκων.

Η τέταρτη δοκιμή στη βιοοργανική χημεία ήταν σχεδόν εξ ολοκλήρου αφιερωμένη σε πρωτεΐνες, αμινοξέα και πεπτιδικούς δεσμούς. Ιδιαίτερη έμφαση ήταν οι ερωτήσεις που απαιτούσαν τη συλλογή RNA και DNA.

Παρεμπιπτόντως, έτσι μοιάζει ένα αμινοξύ - μπορείτε να δείτε την αμινομάδα (είναι κίτρινο σε αυτή την εικόνα) και την ομάδα καρβοξυλικού οξέος (είναι λιλά). Ήταν με ουσίες αυτής της κατηγορίας που έπρεπε να αντιμετωπίσω στην τέταρτη κατάταξη.

Κάθε τεστ παραδόθηκε στον μαυροπίνακα - ο μαθητής πρέπει, χωρίς προτροπή, να γράψει και να εξηγήσει όλες τις απαραίτητες ιδιότητες με τη μορφή αντιδράσεων. Για παράδειγμα, αν περάσετε το δεύτερο τεστ, έχετε τις ιδιότητες των αλκοολών στο εισιτήριό σας. Ο δάσκαλος σου λέει - πάρε προπανόλη. Γράφετε τον τύπο για την προπανόλη και 4-5 τυπικές αντιδράσεις για να δείξετε τις ιδιότητές της. Θα μπορούσε να είναι εξωτικό, όπως ενώσεις που περιέχουν θείο. Ένα σφάλμα ακόμη και στον δείκτη ενός προϊόντος αντίδρασης συχνά με έστειλε να μελετήσω περαιτέρω αυτό το υλικό μέχρι την επόμενη προσπάθεια (που ήταν σε μια εβδομάδα). Τρομακτικός? Δριμύς? Σίγουρα!

Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση έχει μια πολύ ευχάριστη παρενέργεια. Ήταν δύσκολο κατά τη διάρκεια των τακτικών σεμιναρίων. Πολλά πέρασαν τεστ 5-6 φορές. Από την άλλη όμως, η εξέταση ήταν πολύ εύκολη, γιατί κάθε δελτίο περιείχε 4 ερωτήσεις. Δηλαδή, ένα από κάθε ήδη μαθημένο και λυμένο τεστ.

Επομένως, δεν θα περιγράψω καν τις περιπλοκές της προετοιμασίας για τις εξετάσεις στη βιοοργανική χημεία. Στην περίπτωσή μας, όλη η προετοιμασία κατέληγε στο πώς προετοιμαστήκαμε για τις ίδιες τις δοκιμές. Πέρασα με σιγουριά κάθε ένα από τα τέσσερα τεστ - πριν από την εξέταση, απλώς κοιτάξτε τα δικά σας προσχέδια, γράψτε τις πιο βασικές αντιδράσεις και όλα θα αποκατασταθούν αμέσως. Το γεγονός είναι ότι η οργανική χημεία είναι μια πολύ λογική επιστήμη. Πρέπει να απομνημονεύσετε όχι τεράστιες σειρές αντιδράσεων, αλλά τους ίδιους τους μηχανισμούς.

Ναι, σημειώνω ότι αυτό δεν λειτουργεί με όλα τα στοιχεία. Η τρομερή ανατομία δεν μπορεί να ξεπεραστεί απλά διαβάζοντας τις σημειώσεις σας την προηγούμενη μέρα. Μια σειρά από άλλα αντικείμενα έχουν επίσης τα δικά τους χαρακτηριστικά. Ακόμα κι αν η βιοοργανική χημεία διδάσκεται διαφορετικά στο ιατρικό πανεπιστήμιό σας, ίσως χρειαστεί να προσαρμόσετε την εκπαίδευσή σας και να την εφαρμόσετε λίγο διαφορετικά από ό,τι έκανα εγώ. Σε κάθε περίπτωση, καλή τύχη σε εσάς, κατανοήστε και αγαπήστε την επιστήμη!

Βιοοργανική χημείαείναι μια θεμελιώδης επιστήμη που μελετά τη δομή και τις βιολογικές λειτουργίες των πιο σημαντικών συστατικών της ζωντανής ύλης, κυρίως βιοπολυμερών και βιορυθμιστών χαμηλού μοριακού βάρους, εστιάζοντας στην αποσαφήνιση των προτύπων της σχέσης μεταξύ της δομής των ενώσεων και της βιολογικής τους δράσης.

Η βιοοργανική χημεία είναι μια επιστήμη στη διασταύρωση της χημείας και της βιολογίας, συμβάλλει στην αποκάλυψη των αρχών της λειτουργίας των ζωντανών συστημάτων. Η βιοοργανική χημεία έχει έντονο πρακτικό προσανατολισμό, αποτελώντας τη θεωρητική βάση για την απόκτηση νέων πολύτιμων ενώσεων για την ιατρική, τη γεωργία, τη χημική, τη βιομηχανία τροφίμων και τη μικροβιολογική βιομηχανία. Το φάσμα των ενδιαφερόντων της βιοοργανικής χημείας είναι ασυνήθιστα ευρύ - αυτός είναι ο κόσμος των ουσιών που απομονώνονται από την άγρια ​​ζωή και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη ζωή και ο κόσμος των τεχνητά λαμβανόμενων οργανικών ενώσεων με βιολογική δραστηριότητα. Η βιοοργανική χημεία καλύπτει τη χημεία όλων των ουσιών ενός ζωντανού κυττάρου, δεκάδων και εκατοντάδων χιλιάδων ενώσεων.

Αντικείμενα μελέτης, μέθοδοι έρευνας και κύρια καθήκοντα βιοοργανικής χημείας

Αντικείμενα μελέτηςΗ βιοοργανική χημεία είναι πρωτεΐνες και πεπτίδια, υδατάνθρακες, λιπίδια, βιοπολυμερή μικτού τύπου - γλυκοπρωτεΐνες, νουκλεοπρωτεΐνες, λιποπρωτεΐνες, γλυκολιπίδια κ.λπ., αλκαλοειδή, τερπενοειδή, βιταμίνες, αντιβιοτικά, ορμόνες, προσταγλανδίνες, καθώς και συνθετικές ρυθμιστές διεργασίες : φάρμακα, φυτοφάρμακα κ.λπ.

Το κύριο οπλοστάσιο των μεθόδων έρευναςμέθοδοι σύνθεσης βιοοργανικής χημείας. φυσικές, φυσικοχημικές, μαθηματικές και βιολογικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την επίλυση δομικών προβλημάτων.

Κύριες εργασίεςΗ βιοοργανική χημεία είναι:

• Απομόνωση σε μεμονωμένη κατάσταση και καθαρισμός των μελετημένων ενώσεων με χρήση κρυστάλλωσης, απόσταξης, διαφόρων τύπων χρωματογραφίας, ηλεκτροφόρησης, υπερδιήθησης, υπερφυγοκέντρησης κ.λπ.
• Καθιέρωση της δομής, συμπεριλαμβανομένης της χωρικής δομής, με βάση τις προσεγγίσεις της οργανικής χημείας (υδρόλυση, οξειδωτική διάσπαση, διάσπαση σε συγκεκριμένα θραύσματα, για παράδειγμα, σε υπολείμματα μεθειονίνης κατά τον καθορισμό της δομής πεπτιδίων και πρωτεϊνών, διάσπαση σε 1,2-διόλη ομάδες υδατανθράκων κ.λπ.) και φυσικοχημική χημεία με χρήση φασματομετρίας μάζας, διάφοροι τύποι οπτικής φασματοσκοπίας (IR, UV, laser κ.λπ.), ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός, παραμαγνητικός συντονισμός ηλεκτρονίων, διασπορά οπτικής περιστροφής και κυκλική διχρωμία, γρήγορες κινητικές μέθοδοι κ.λπ. σε συνδυασμό με υπολογισμούς υπολογιστή. Για την ταχεία επίλυση τυπικών προβλημάτων που σχετίζονται με τη δημιουργία της δομής ενός αριθμού βιοπολυμερών, έχουν δημιουργηθεί και χρησιμοποιούνται ευρέως αυτόματες συσκευές, η αρχή λειτουργίας των οποίων βασίζεται σε τυπικές αντιδράσεις και τις ιδιότητες των φυσικών και βιολογικά ενεργών ενώσεων. Αυτοί είναι αναλυτές για τον προσδιορισμό της ποσοτικής σύστασης αμινοξέων των πεπτιδίων, προσδιοριστές αλληλουχίας για την επιβεβαίωση ή τον καθορισμό της αλληλουχίας των υπολειμμάτων αμινοξέων στα πεπτίδια και της αλληλουχίας νουκλεοτιδίων στα νουκλεϊκά οξέα κ.λπ. Η χρήση ενζύμων που διασπούν ειδικά τις ενώσεις που μελετήθηκαν σύμφωνα με αυστηρά οι δεσμοί είναι σημαντικός για τη μελέτη της δομής των πολύπλοκων βιοπολυμερών. Τέτοια ένζυμα χρησιμοποιούνται στη μελέτη της δομής πρωτεϊνών (θρυψίνη, πρωτεϊνάσες που διασπούν τους πεπτιδικούς δεσμούς σε γλουταμικό οξύ, προλίνη και άλλα υπολείμματα αμινοξέων), νουκλεϊκών οξέων και πολυνουκλεοτιδίων (νουκλεάσες, ένζυμα περιορισμού), πολυμερών που περιέχουν υδατάνθρακες (γλυκοσιδάσες, συμπεριλαμβανομένων ειδικών - γαλακτοσιδάσες, γλυκουρονιδάση κ.λπ.). Για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της έρευνας, όχι μόνο οι φυσικές ενώσεις υποβάλλονται σε ανάλυση, αλλά και τα παράγωγά τους που περιέχουν χαρακτηριστικές, ειδικά εισαγόμενες ομάδες και επισημασμένα άτομα. Τέτοια παράγωγα λαμβάνονται, για παράδειγμα, με ανάπτυξη του παραγωγού σε ένα μέσο που περιέχει επισημασμένα αμινοξέα ή άλλους ραδιενεργούς πρόδρομους, που περιλαμβάνουν τρίτιο, ραδιενεργό άνθρακα ή φώσφορο. Η αξιοπιστία των δεδομένων που λαμβάνονται στη μελέτη συμπλόκων πρωτεϊνών αυξάνεται σημαντικά εάν αυτή η μελέτη πραγματοποιηθεί σε συνδυασμό με τη μελέτη της δομής των αντίστοιχων γονιδίων.
• Χημική σύνθεση και χημική τροποποίηση των μελετούμενων ενώσεων, συμπεριλαμβανομένης της ολικής σύνθεσης, σύνθεσης αναλόγων και παραγώγων. Για ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους, ένα σημαντικό κριτήριο για την ορθότητα της καθιερωμένης δομής εξακολουθεί να είναι η αντίθετη σύνθεση. Η ανάπτυξη μεθόδων για τη σύνθεση φυσικών και βιολογικά ενεργών ενώσεων είναι απαραίτητη για την επίλυση του επόμενου σημαντικού προβλήματος της βιοοργανικής χημείας - για να αποσαφηνιστεί η σχέση μεταξύ της δομής και της βιολογικής τους λειτουργίας.
• Διευκρίνιση της σχέσης μεταξύ της δομής και των βιολογικών λειτουργιών των βιοπολυμερών και των βιορυθμιστών χαμηλού μοριακού βάρους. μελέτη των χημικών μηχανισμών της βιολογικής τους δράσης. Αυτή η πτυχή της βιοοργανικής χημείας αποκτά όλο και μεγαλύτερη πρακτική σημασία. Βελτίωση στο οπλοστάσιο μεθόδων για τη χημική και χημική-ενζυματική σύνθεση πολύπλοκων βιοπολυμερών (βιολογικά ενεργά πεπτίδια, πρωτεΐνες, πολυνουκλεοτίδια, νουκλεϊκά οξέα, συμπεριλαμβανομένων γονιδίων που λειτουργούν ενεργά), σε συνδυασμό με τη συνεχώς βελτιούμενη τεχνική για τη σύνθεση σχετικά απλούστερων βιορυθμιστών , καθώς και οι μέθοδοι για την επιλεκτική διάσπαση των βιοπολυμερών, επιτρέπουν ακόμη βαθύτερη κατανόηση της εξάρτησης της βιολογικής δράσης από τη δομή των ενώσεων. Η χρήση τεχνολογίας υπολογιστών υψηλής απόδοσης καθιστά δυνατή την αντικειμενική σύγκριση πολλών δεδομένων από διαφορετικούς ερευνητές και την εύρεση κοινών προτύπων. Τα συγκεκριμένα και γενικά μοτίβα που βρέθηκαν, με τη σειρά τους, διεγείρουν και διευκολύνουν τη σύνθεση νέων ενώσεων, που σε ορισμένες περιπτώσεις (για παράδειγμα, στη μελέτη πεπτιδίων που επηρεάζουν την εγκεφαλική δραστηριότητα) καθιστά δυνατή την εύρεση πρακτικά σημαντικών συνθετικών ενώσεων που είναι ανώτερες σε βιολογικής δραστηριότητας στα φυσικά τους αντίστοιχα. Η μελέτη των χημικών μηχανισμών βιολογικής δράσης ανοίγει τη δυνατότητα δημιουργίας βιολογικά ενεργών ενώσεων με προκαθορισμένες ιδιότητες.
• Λήψη πρακτικά πολύτιμων φαρμάκων.
• Βιολογικός έλεγχος των λαμβανόμενων ενώσεων.

Σχηματισμός βιοοργανικής χημείας. Ιστορική αναφορά

Ο σχηματισμός της βιοοργανικής χημείας στον κόσμο έλαβε χώρα στα τέλη της δεκαετίας του '50 - αρχές της δεκαετίας του '60, όταν τα κύρια αντικείμενα έρευνας σε αυτόν τον τομέα ήταν τέσσερις κατηγορίες οργανικών ενώσεων που παίζουν βασικό ρόλο στη ζωή του κυττάρου και του οργανισμού - πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες και λιπίδια. Εξαιρετικά επιτεύγματα της παραδοσιακής χημείας των φυσικών ενώσεων, όπως η ανακάλυψη από τον L. Pauling της α-έλικας ως ενός από τα κύρια στοιχεία της χωρικής δομής της πολυπεπτιδικής αλυσίδας στις πρωτεΐνες, η καθιέρωση από τον A. Todd της χημικής δομής του νουκλεοτίδια και η πρώτη σύνθεση δινουκλεοτιδίου, η ανάπτυξη από τον F. Senger μιας μεθόδου για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας αμινοξέων στις πρωτεΐνες και την αποκρυπτογράφηση της δομής της ινσουλίνης με τη βοήθειά της, η σύνθεση από τον R. Woodward τέτοιων πολύπλοκων φυσικών ενώσεων όπως η ρεζερπίνη, η χλωροφύλλη και η βιταμίνη Β 12, η ​​σύνθεση της πρώτης πεπτιδικής ορμόνης ωκυτοκίνης, σηματοδότησε, στην ουσία, τη μετατροπή της χημείας των φυσικών ενώσεων σε σύγχρονη βιοοργανική χημεία.

Ωστόσο, στη χώρα μας το ενδιαφέρον για τις πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα προέκυψε πολύ νωρίτερα. Οι πρώτες μελέτες για τη χημεία των πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών οξέων ξεκίνησαν στα μέσα της δεκαετίας του 1920. μέσα στα τείχη του Πανεπιστημίου της Μόσχας, και εδώ δημιουργήθηκαν οι πρώτες επιστημονικές σχολές, που εργάζονται με επιτυχία σε αυτούς τους σημαντικούς τομείς της φυσικής επιστήμης μέχρι σήμερα. Έτσι, στη δεκαετία του 20. με πρωτοβουλία της Ν.Δ. Ο Ζελίνσκι ξεκίνησε συστηματική έρευνα για τη χημεία των πρωτεϊνών, το κύριο καθήκον της οποίας ήταν να αποσαφηνίσει τις γενικές αρχές της δομής των πρωτεϊνικών μορίων. Η Ν.Δ. Ο Ζελίνσκι δημιούργησε το πρώτο εργαστήριο χημείας πρωτεϊνών στη χώρα μας, στο οποίο πραγματοποιήθηκε σημαντική εργασία για τη σύνθεση και τη δομική ανάλυση αμινοξέων και πεπτιδίων. Εξαιρετικό ρόλο στην ανάπτυξη αυτών των έργων ανήκει στον Μ.Μ. Η Botvinnik και οι μαθητές της, που πέτυχαν εντυπωσιακά αποτελέσματα στη μελέτη της δομής και του μηχανισμού δράσης των ανόργανων πυροφωσφατάσης, των βασικών ενζύμων του μεταβολισμού του φωσφόρου στο κύτταρο. Στα τέλη της δεκαετίας του 1940, όταν άρχισε να αναδεικνύεται ο ηγετικός ρόλος των νουκλεϊκών οξέων στις γενετικές διεργασίες, η M.A. Προκόφιεφ και Ζ.Α. Η Shabarova ξεκίνησε τις εργασίες για τη σύνθεση συστατικών νουκλεϊκών οξέων και των παραγώγων τους, θέτοντας έτσι τα θεμέλια για τη χημεία των νουκλεϊκών οξέων στη χώρα μας. Πραγματοποιήθηκαν οι πρώτες συνθέσεις νουκλεοζιτών, νουκλεοτιδίων και ολιγονουκλεοτιδίων και μεγάλη συνεισφορά έγινε στη δημιουργία εγχώριων αυτόματων συνθετών νουκλεϊκών οξέων.

Στη δεκαετία του '60. Η τάση αυτή στη χώρα μας αναπτύσσεται σταθερά και ραγδαία, συχνά μπροστά από παρόμοια βήματα και τάσεις στο εξωτερικό. Οι θεμελιώδεις ανακαλύψεις του Α.Ν. Belozersky, ο οποίος απέδειξε την ύπαρξη DNA σε ανώτερα φυτά και μελέτησε συστηματικά τη χημική σύνθεση των νουκλεϊκών οξέων, τις κλασσικές μελέτες του V.A. Engelhardt και V.A. Belitser για τον οξειδωτικό μηχανισμό της φωσφορυλίωσης, οι παγκοσμίου φήμης μελέτες της A.E. Arbuzov σχετικά με τη χημεία των φυσιολογικά ενεργών οργανοφωσφορικών ενώσεων, καθώς και το θεμελιώδες έργο του I.N. Nazarova και N.A. Preobrazhensky σχετικά με τη σύνθεση διαφόρων φυσικών ουσιών και των αναλόγων τους, και άλλα έργα. Τα μεγαλύτερα επιτεύγματα στη δημιουργία και ανάπτυξη της βιοοργανικής χημείας στην ΕΣΣΔ ανήκουν στον Ακαδημαϊκό Μ.Μ. Shemyakin. Συγκεκριμένα, άρχισε να εργάζεται για τη μελέτη άτυπων πεπτιδίων - δεψιπεπτιδίων, τα οποία στη συνέχεια έλαβαν ευρεία ανάπτυξη σε σχέση με τη λειτουργία τους ως ιονοφόρα. Το ταλέντο, η οξυδέρκεια και η έντονη δραστηριότητα αυτού και άλλων επιστημόνων συνέβαλαν στην ταχεία ανάπτυξη του διεθνούς κύρους της σοβιετικής βιοοργανικής χημείας, στην εδραίωση της στους πιο σχετικούς τομείς και στην οργανωτική ενίσχυση στη χώρα μας.

Στα τέλη της δεκαετίας του '60 - αρχές της δεκαετίας του '70. στη σύνθεση βιολογικά ενεργών ενώσεων πολύπλοκης δομής, τα ένζυμα άρχισαν να χρησιμοποιούνται ως καταλύτες (η λεγόμενη συνδυασμένη χημική-ενζυματική σύνθεση). Αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιήθηκε από τον G. Korana για την πρώτη γονιδιακή σύνθεση. Η χρήση ενζύμων κατέστησε δυνατή τη διεξαγωγή ενός αυστηρά επιλεκτικού μετασχηματισμού ενός αριθμού φυσικών ενώσεων και τη λήψη νέων βιολογικά ενεργών παραγώγων πεπτιδίων, ολιγοσακχαριτών και νουκλεϊκών οξέων σε υψηλή απόδοση. Στη δεκαετία του '70. Τέτοιοι κλάδοι της βιοοργανικής χημείας όπως η σύνθεση ολιγονουκλεοτιδίων και γονιδίων, η μελέτη κυτταρικών μεμβρανών και πολυσακχαριτών και η ανάλυση των πρωτογενών και χωρικών δομών των πρωτεϊνών αναπτύχθηκαν εντατικότερα. Μελετήθηκαν οι δομές σημαντικών ενζύμων (τρανσαμινάση, β-γαλακτοσιδάση, εξαρτώμενη από DNA πολυμεράση RNA), προστατευτικές πρωτεΐνες (γ-σφαιρίνες, ιντερφερόνες) και πρωτεΐνες μεμβράνης (τριφωσφατάσες αδενοσίνης, βακτηριοροδοψίνη). Οι εργασίες για τη μελέτη της δομής και του μηχανισμού δράσης των πεπτιδίων - ρυθμιστών της νευρικής δραστηριότητας (τα λεγόμενα νευροπεπτίδια) έχουν αποκτήσει μεγάλη σημασία.

Σύγχρονη οικιακή βιοοργανική χημεία

Επί του παρόντος, η εγχώρια βιοοργανική χημεία κατέχει ηγετική θέση στον κόσμο σε πολλούς βασικούς τομείς. Σημαντικές πρόοδοι έχουν γίνει στη μελέτη της δομής και της λειτουργίας των βιολογικά ενεργών πεπτιδίων και των συμπλόκων πρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένων των ορμονών, των αντιβιοτικών και των νευροτοξινών. Σημαντικά αποτελέσματα έχουν ληφθεί στη χημεία των ενεργών στη μεμβράνη πεπτιδίων. Διερευνήθηκαν οι λόγοι για τη μοναδική εκλεκτικότητα και αποτελεσματικότητα της δράσης των ιονοφόρων δυσπεψιδών και διευκρινίστηκε ο μηχανισμός λειτουργίας σε ζωντανά συστήματα. Έχουν ληφθεί συνθετικά ανάλογα ιονοφόρων με επιθυμητές ιδιότητες, τα οποία είναι πολλές φορές πιο αποτελεσματικά από τα φυσικά δείγματα (V.T. Ivanov, Yu.A. Ovchinnikov). Οι μοναδικές ιδιότητες των ιονοφόρων χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αισθητήρων επιλεκτικών ιόντων που βασίζονται σε αυτά, οι οποίοι χρησιμοποιούνται ευρέως στην τεχνολογία. Οι επιτυχίες που επιτεύχθηκαν στη μελέτη μιας άλλης ομάδας ρυθμιστών - των νευροτοξινών, που είναι αναστολείς της μετάδοσης των νευρικών ερεθισμάτων, οδήγησαν στην ευρεία χρήση τους ως εργαλεία για τη μελέτη υποδοχέων μεμβράνης και άλλων ειδικών δομών κυτταρικών μεμβρανών (EV Grishin). Η ανάπτυξη εργασιών για τη σύνθεση και τη μελέτη των πεπτιδικών ορμονών οδήγησε στη δημιουργία εξαιρετικά αποτελεσματικών αναλόγων των ορμονών ωκυτοκίνη, αγγειοτενσίνη II και βραδυκινίνη, οι οποίες είναι υπεύθυνες για τη σύσπαση των λείων μυών και τη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης. Μεγάλη επιτυχία ήταν η πλήρης χημική σύνθεση παρασκευασμάτων ινσουλίνης, συμπεριλαμβανομένης της ανθρώπινης ινσουλίνης (N.A. Yudaev, Yu.P. Shvachkin και άλλοι). Ανακαλύφθηκε και μελετήθηκε ένας αριθμός πρωτεϊνικών αντιβιοτικών, συμπεριλαμβανομένων της γραμμικιδίνης S, της πολυμυξίνης Μ, της ακτινοξανθίνης (G.F. Gause, A.S. Khokhlov, και άλλοι). Αναπτύσσονται ενεργά έργα για τη μελέτη της δομής και της λειτουργίας των μεμβρανικών πρωτεϊνών που εκτελούν λειτουργίες υποδοχέα και μεταφοράς. Οι πρωτεΐνες φωτοϋποδοχέα ροδοψίνη και βακτηριοροδοψίνη ελήφθησαν και μελετήθηκαν τα φυσικοχημικά θεμέλια της λειτουργίας τους ως αντλίες ιόντων που εξαρτώνται από το φως (V.P. Skulachev, Yu.A. Ovchinnikov, M.A. Ostrovsky). Η δομή και ο μηχανισμός λειτουργίας των ριβοσωμάτων, των κύριων συστημάτων βιοσύνθεσης πρωτεϊνών στο κύτταρο, έχουν μελετηθεί ευρέως (A.S. Spirin, A.A. Bogdanov). Μεγάλοι κύκλοι έρευνας σχετίζονται με τη μελέτη ενζύμων, τον προσδιορισμό της πρωτογενούς δομής και χωρικής δομής τους, τη μελέτη καταλυτικών λειτουργιών (ασπαρτικές αμινοτρανσφεράσες, πεψίνη, χυμοθρυψίνη, ριβονουκλεάσες, ένζυμα μεταβολισμού φωσφόρου, γλυκοσιδάσες, χολινεστεράσες κ.λπ.). Αναπτύχθηκαν μέθοδοι για τη σύνθεση και τη χημική τροποποίηση νουκλεϊκών οξέων και των συστατικών τους (D.G. Knorre, M.N. Kolosov, Z.A. Shabarova), αναπτύσσονται προσεγγίσεις για τη δημιουργία φαρμάκων νέας γενιάς που βασίζονται σε αυτά για τη θεραπεία ιογενών, ογκολογικών και αυτοάνοσων ασθενειών. Χρησιμοποιώντας τις μοναδικές ιδιότητες των νουκλεϊκών οξέων και με βάση αυτές, δημιουργούνται διαγνωστικά παρασκευάσματα και βιοαισθητήρες, αναλυτές μιας σειράς βιολογικά ενεργών ενώσεων (V.A. Vlasov, Yu.M. Evdokimov, κ.λπ.)

Σημαντική πρόοδος έχει σημειωθεί στη συνθετική χημεία των υδατανθράκων (σύνθεση βακτηριακών αντιγόνων και δημιουργία τεχνητών εμβολίων, σύνθεση ειδικών αναστολέων απορρόφησης ιών στην κυτταρική επιφάνεια, σύνθεση ειδικών αναστολέων βακτηριακών τοξινών (N.K. Kochetkov, A .Ya. Khorlin)). Σημαντική πρόοδος έχει σημειωθεί στη μελέτη λιπιδίων, λιποαμινοξέων, λιποπεπτιδίων και λιποπρωτεϊνών (LD Bergelson, NM Sisakyan). Έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τη σύνθεση πολλών βιολογικά ενεργών λιπαρών οξέων, λιπιδίων και φωσφολιπιδίων. Μελετήθηκε η διαμεμβρανική κατανομή των λιπιδίων σε διάφορους τύπους λιποσωμάτων, σε βακτηριακές μεμβράνες και σε ηπατικά μικροσώματα.

Ένας σημαντικός τομέας της βιοοργανικής χημείας είναι η μελέτη διαφόρων φυσικών και συνθετικών ουσιών ικανών να ρυθμίζουν διάφορες διεργασίες που συμβαίνουν στα ζωντανά κύτταρα. Αυτά είναι απωθητικά, αντιβιοτικά, φερομόνες, σηματοδοτικές ουσίες, ένζυμα, ορμόνες, βιταμίνες και άλλα (οι λεγόμενοι ρυθμιστές χαμηλού μοριακού βάρους). Έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τη σύνθεση και την παραγωγή σχεδόν όλων των γνωστών βιταμινών, ενός σημαντικού μέρους των στεροειδών ορμονών και των αντιβιοτικών. Έχουν αναπτυχθεί βιομηχανικές μέθοδοι για τη λήψη ενός αριθμού συνενζύμων που χρησιμοποιούνται ως θεραπευτικά φάρμακα (συνένζυμο Q, φωσφορική πυριδοξάλη, πυροφωσφορική θειαμίνη, κ.λπ.). Έχουν προταθεί νέα ισχυρά αναβολικά που υπερτερούν σε δράση από γνωστά ξένα φάρμακα (I.V. Torgov, S.N. Ananchenko). Η βιογένεση και οι μηχανισμοί δράσης των φυσικών και μετασχηματισμένων στεροειδών έχουν μελετηθεί. Σημαντική πρόοδος έχει σημειωθεί στη μελέτη των αλκαλοειδών, των στεροειδών και τριτερπενικών γλυκοσιδίων και των κουμαρινών. Διεξήχθη πρωτότυπη έρευνα στον τομέα της χημείας των φυτοφαρμάκων, η οποία οδήγησε στην απελευθέρωση μιας σειράς πολύτιμων φαρμάκων (IN Kabachnik, N.N. Melnikov, κ.λπ.). Υπάρχει ενεργή αναζήτηση νέων φαρμάκων που χρειάζονται για τη θεραπεία διαφόρων ασθενειών. Έχουν ληφθεί σκευάσματα που έχουν αποδείξει την αποτελεσματικότητά τους στη θεραπεία μιας σειράς ογκολογικών ασθενειών (ντόπαν, σαρκολυσίνη, φτοραφούρ κ.λπ.).

Κατευθύνσεις προτεραιότητας και προοπτικές για την ανάπτυξη της βιοοργανικής χημείας

Οι τομείς προτεραιότητας της επιστημονικής έρευνας στον τομέα της βιοοργανικής χημείας είναι:

• μελέτη της δομικής και λειτουργικής εξάρτησης των βιολογικά ενεργών ενώσεων.
• σχεδιασμός και σύνθεση νέων βιολογικά δραστικών φαρμάκων, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας φαρμάκων και φυτοπροστατευτικών προϊόντων·
• έρευνα βιοτεχνολογικών διεργασιών υψηλής απόδοσης·
• μελέτη των μοριακών μηχανισμών των διεργασιών που συμβαίνουν σε έναν ζωντανό οργανισμό.

Η προσανατολισμένη βασική έρευνα στον τομέα της βιοοργανικής χημείας στοχεύει στη μελέτη της δομής και της λειτουργίας των πιο σημαντικών βιοπολυμερών και βιορυθμιστών χαμηλού μοριακού βάρους, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων, υδατανθράκων, λιπιδίων, αλκαλοειδών, προσταγλανδινών και άλλων ενώσεων. Η βιοοργανική χημεία συνδέεται στενά με τα πρακτικά προβλήματα της ιατρικής και της γεωργίας (λήψη βιταμινών, ορμονών, αντιβιοτικών και άλλων φαρμάκων, διεγερτικών ανάπτυξης φυτών και ρυθμιστών συμπεριφοράς ζώων και εντόμων), χημικών, τροφίμων και μικροβιολογικών βιομηχανιών. Τα αποτελέσματα της επιστημονικής έρευνας αποτελούν τη βάση για τη δημιουργία μιας επιστημονικής και τεχνικής βάσης για τεχνολογίες για την παραγωγή σύγχρονων ιατρικών ανοσοδιαγνωστικών, αντιδραστηρίων για ιατρική γενετική έρευνα και αντιδραστηρίων για βιοχημική ανάλυση, τεχνολογιών για τη σύνθεση φαρμακευτικών ουσιών για χρήση στην ογκολογία, την ιολογία, ενδοκρινολογίας, γαστρεντερολογίας, καθώς και χημικών φυτοπροστασίας και τεχνολογιών για την εφαρμογή τους στη γεωργία.

Η επίλυση των κύριων προβλημάτων της βιοοργανικής χημείας είναι σημαντική για την περαιτέρω πρόοδο της βιολογίας, της χημείας και μιας σειράς τεχνικών επιστημών. Χωρίς να διευκρινιστεί η δομή και οι ιδιότητες των πιο σημαντικών βιοπολυμερών και βιορυθμιστών, είναι αδύνατο να γνωρίζουμε την ουσία των διαδικασιών ζωής και ακόμη περισσότερο να βρούμε τρόπους ελέγχου τέτοιων πολύπλοκων φαινομένων όπως η αναπαραγωγή και η μετάδοση κληρονομικών χαρακτηριστικών, η φυσιολογική και κακοήθη κυτταρική ανάπτυξη , ανοσία, μνήμη, μετάδοση νευρικών ερεθισμάτων και πολλά άλλα. Ταυτόχρονα, η μελέτη πολύ εξειδικευμένων βιολογικά δραστικών ουσιών και των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα με τη συμμετοχή τους μπορεί να ανοίξει θεμελιωδώς νέες ευκαιρίες για την ανάπτυξη της χημείας, της χημικής τεχνολογίας και της τεχνολογίας. Τα προβλήματα, η επίλυση των οποίων συνδέεται με την έρευνα στον τομέα της βιοοργανικής χημείας, περιλαμβάνουν τη δημιουργία αυστηρά ειδικών πολύ ενεργών καταλυτών (με βάση τη μελέτη της δομής και του μηχανισμού δράσης των ενζύμων), την άμεση μετατροπή της χημικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια (βασισμένη στη μελέτη της μυϊκής συστολής), χρήση αρχών χημικής αποθήκευσης στην τεχνολογία και μετάδοση πληροφοριών που πραγματοποιείται σε βιολογικά συστήματα, αρχές αυτορρύθμισης κυτταρικών συστημάτων πολλαπλών συστατικών, κυρίως η επιλεκτική διαπερατότητα των βιολογικών μεμβρανών και πολύ περισσότερα σημεία για την ανάπτυξη της βιοχημικής έρευνας, ήδη σχετικής με τον τομέα της μοριακής βιολογίας. Το εύρος και η σημασία των προβλημάτων που πρέπει να επιλυθούν, η ποικιλία των μεθόδων και η στενή σύνδεση με άλλους επιστημονικούς κλάδους διασφαλίζουν την ταχεία ανάπτυξη της βιοοργανικής χημείας Δελτίο του Πανεπιστημίου της Μόσχας, σειρά 2, Χημεία. 1999. V. 40. Αρ. 5. S. 327-329.

Bender M, Bergeron R, Komiyama M. Bioorganic Chemistry of Enzymatic Catalysis. Ανά. από τα Αγγλικά. Μ.: Μιρ, 1987. 352 Σ.

Yakovishin L.A. Επιλεγμένα Κεφάλαια Βιοοργανικής Χημείας. Sevastopol: Strizhak-press, 2006. 196 σελ.

Nikolaev A.Ya. Βιολογική Χημεία. Μ.: Πρακτορείο Ιατρικών Πληροφοριών, 2001. 496 σελ.