Органическая химия

К пятичленным гетероциклам с одним гетероатомом относят пиррол, фуран, тиофен.

Фуран - пятичленный гетероцикл с одним атомом кислорода:

Производное фурана 5-нитрофурфурол является родоначальником лекарственных средств - фурадонин, фуросемид, фуразолидон.



5-нитрофурфурол

Фурадонин - противомикробное средство. Эффективен при заболеваниях мочевых путей. Способен задерживать развитие микроорганизмов, устойчивых к сульфаниламидам и антибиотикам. Фуросемид- диуретическое средство. Фуросемид применяют при сердечно-сосудистых заболеваниях, циррозе печени, отеках легких и мозга, болезнях почек. Фуразолидон - лекарственное средство с выраженным противомикробным действием.

Тиофен обладает выраженными ароматическими свойствами. В реакциях электрофильного замещения (галогенирование, нитрование и др.) тиофен значительно активнее бензола.

Тиофен содержится в ихтиоловой мази. Производные тиофена - норсульфазол, витамин В1, биотин (витамин Н) - регулирует обмен веществ.

биотин

Пиррол - пятичленный гетероцикл с одним атомом азота.

Пиррол -- бесцветная жидкость с запахом, напоминающим запах хлороформа. Пиррол слабо растворим в воде (< 6%), но растворим в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и темнеет.

Тетрапиррольные соединения содержат ароматический макроцикл порфин, включающий четыре пиррольных кольца.

Замещенные порфины называют порфиринами. В виде комплексов с металлами порфирины и частично гидрированные порфирины входят в состав важных природных соединений - гема (простетической группы гемоглобина - содержащегося в эритроцитах основного белка дыхательного цикла, переносчика кислорода от органов дыхания к тканям), зеленого пигмента растений хлорофилла, витамина В12.

Индол - ароматическое гетероциклическое соединение, содержащее конденсированные бензольный и пиррольный циклы.



Цикл индола входит в триптофан, который является незаменимой (не синтезируется в организме человека) б-аминокислотой, входящей в состав животных и растительных белков.

Серотонин - биогенный амин, продукт метаболизма триптофана. Обладает высокой биологической активностью, является нейромедиатором головного мозга.

Триптамин - токсичный биогенный амин, продукт декарбоксилирования триптофана.

Индольные алкалоиды. Алкалоиды - гетероциклические азотсодержащие основания растительного происхождения, обладающие ярко выраженным физиологическим действием. Индольное кольцо входит в состав многих алкалоидов - резерпина (содержится в растениях рода раувольфия; используется как успокаивающее и понижающее кровяное давление средство), стрихнина (содержится в семенах растения чилибухи; используется как тонизирующее средство), лизергиновой кислоты (алкалоид спорыньи; диэтиламид лизергиновой кислоты - ЛСД - сильное галлюциногенное средство).

17.2 Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами

Имидазол и пиразол - пятичленные ароматические гетероциклы, содержащие два атома азота.

Имидазол входит в состав гистидина, являющегося б-аминокислотой, входящей в состав многих белков, в том числе гемоглобина; в составе ферментов осуществляет кислотный и основной катализ за счет амфотерных свойств имидазольного цикла.

Гистамин - биогенный амин, продукт декарбоксилирования гистидина; обеспечивает аллергические реакции организма.



Из пиразола синтезируются антипирин, амидопирин, анальгин - ненаркотические анальгетики, жаропонижающие и противовоспалительные средства.

Тиазол

Важнейшее производное тиазола - тиамин (витамин В1). Многие производные тиазола -лекарственные препараты, например, норсульфазол и фталазол. Тиазолидиновое кольцо - структурный фрагмент пенициллина и разнообразных полусинтетических пенициллинов.

Оксазол

Производные оксазола - оксазолоны -важные промежуточные соединения в синтезе аминокислот и пептидов.

17.3 Шестичленные азотсодержащие гетероциклы с одним гетероатомами

Пиридин - шестичленный ароматический гетероцикл с одним атомом азота.

Производными пиридина являются никотиновая кислота и ее амид - никотинамид - две формы витамина РР. Никотинамид является составной частью ферментативных систем, ответственных за окислительно-восстановительные процессы в организме. Диэтиламид никотиновой кислоты - кордиамин - эффективный стимулятор центральной нервной системы.

Пиридоксин и пиридоксаль - различные формы витамина В6, предшественники кофермента пиридоксальфосфата, участвующего в процессах синтеза аминокислот из кетокислот путем трансаминирования.

К пиридиновым алкалоидам относят производные тропана. Представитель этой группы -- тропан, является конденсированным бициклическим соединением, в состав которого входят пирролидиновое и пиперидиновое кольца.

Производными тропана являются атропин и кокаин -- ценные лекарственные средства, используемые в медицине.

Атропин содержится в растениях семейства пасленовых, белладонне, белене, дурмане. Несмотря на высокую токсичность, он широко применяется в глазной практике благодаря способности расширять зрачок.

Кокаин -- основной алкалоид кокаинового куста. Известен как одно из первых используемых в медицине и наркотических средств, стимулирует и возбуждает нервную систему, известен как одно из первых местноанестезирующих и наркотических средств.

Синтетические аналоги кокаина, лишенные наркотических свойств, относятся к производным п-аминобензойной кислоты.

Ядро пиридина и пиперидина входит в состав многих алкалоидов - никотина и анабазина (алкалоиды, содержащиеся в листьях табака; чрезвычайно токсичны, используются как инсектициды).

Хинолин и изохинолин - ароматические гетероциклические соединения, содержащие конденсированные бензольный и пиридиниевый циклы.

хинолин изохинолин

Биологически активные производные хинолина и изохинолина

8-Гидроксихинолин и его производные - 8-гидрокси-5-нитрохинолин (5-НОК) и 8-гидрокси-7-иод-5-хлорхинолин (энтеросептол) - обладают сильным бактерицидным действием и используются как противовоспалительные и антисептические средства.

Хинин - алкалоид коры хинного дерева, эффективное противомалярийное средство.

Ядро изохинолина содержится в алкалоидах опия, представляющего собой высохший млечный сок из незрелых коробочек опийного мака. Основной из них -- морфин -- обладает сильным обезболивающим свойством, однако при длительном употреблении вызывает наркоманию. Морфин был первым алкалоидом, выделенным в чистом виде (1806). Он был назван по имени сына бога сна и сновидений Морфея.

Метиловый эфир морфина -- кодеин -- обладает противокашлевым действием, а диацетильное производное -- героин -- наркотик.

Алкалоид опия - папаверин - спазмолитическое и сосудорасширяющее средство.

17.4 Шестичленные азотсодержащие гетероциклы с двумя гетероатомами

Пиримидин - 6-членный ароматический гетероцикл с двумя атомами азота.

Важную биологическую роль играют гидрокси- и аминопроизводные пиримидина.

Урацил, тимин и цитозин - нуклеиновые основания; входят в состав нуклеозидов, нуклеотидов, нуклеиновых кислот. Существуют в таутомерных оксо- и гидроксиформах, переходы между которыми осуществляются за счет миграции протона между кислородом и азотом кольца.

Урацил по систематической номенклатуре называется 2,4- дигидроксипиримидин, а оксо-форма - 2,4-диоксопиримидин, тимин - 2,4-дигидрокси-5-метилпиримидин, его оксо-форма - 2,4-диоксо-5-метилпиримидин, цитозин - 2-гидрокси-4-амнопиримидин, его оксо-форма - 2-оксо-4-аминопиримидин.

Наиболее стабильными являются оксо-форма для цитозина и диоксо-формы для урацила и тимина. Оксо-формы нуклеиновых оснований образуют прочные межмолекулярные водородные связи.

Ассоциация такого типа играет важную роль в формировании структуры ДНК.

Тиамин (витамин В1) содержит два гетероцикла - пиримидин и тиазол.

Тиамин является предшественником кофермента кокарбоксилазы, принимающего участие в декарбоксилировании a -кетокислот и синтезе кофермента А.

17.5 Конденсированные гетероциклы

Пурин - ароматическое гетероциклическое соединение, содержащее конденсированные пиримидиновый и имидазольный циклы.

Важную биологическую роль играют гидрокси- и аминопроизводные пурина.

Аденин и гуанин - нуклеиновые основания; входят в состав нуклеозидов, нуклеотидов, в том числе нуклеотидных коферментов, нуклеиновых кислот.

По систематической номенклатуре аденин называется 6-аминопурин, гуанин - 2- амино-6- гидроксипурин.

Гидроксипурины - гипоксантин, ксантин, мочевая кислота - продукты метаболизма пуриновых оснований. Гидроксипурины. 6-гидроксипурин (6-оксопурин) или гипоксантин, а также 2,6-дигидроксипурин (2,6-диоксопурин) или ксантин и 2,6,8-тригидроксипурин (2,б,8-триоксопурин) или мочевая кислота -- образуются в организме при метаболизме нуклеиновых кислот. Ниже они изображены в лактамной форме, в которой находятся в кристаллическом состоянии.

Мочевая кислота - конечный продукт метаболизма пуриновых соединений в организме. Она выделяется с мочой. Соли мочевой кислоты - ураты - откладываются в суставах при подагре, а также в виде почечных камней. В результате нагревания мочевой кислоты с азотной кислотой с последующим добавлением аммиака к охлажденной реакционной смеси появляется интенсивное фиолетовое окрашивание. Это используется для качественного обнаружения соединений, содержащих пуриновое ядро (мурексидная реакция).

Пуриновые алкалоиды - кофеин, теофиллин, теобромин - метилированные по азоту производные ксантина. Содержатся в чае, кофе, какао-бобах.

Кофеин - эффективное средство, возбуждающее центральную нервную систему и стимулирующее работу сердца. Теофиллин и теобромин менее эффективны, однако обладают сильными мочегонными свойствами.

18. Нуклеиновые кислоты

18.1 Нуклеозиды

Нуклеозиды - это N-гликозиды, образованные нуклеиновыми основаниями (урацилом, тимином, цитозином, аденином и гуанином) и рибозой или дезоксирибозой. Связь между нуклеиновым основанием и углеводным остатком называется гликозидной.

Для обозначения нуклеозидов используются однобуквенные обозначения, входящих в их состав нуклеиновых оснований. Названия нуклеозидов соответствуют названию нуклеинового основания с суффиксами идин у пиримидиновых и озин у пуриновых нуклеозидов. Например:

Цитозин + рибоза цитидин

Цитозин + дезоксирибоза дезоксицитидин

Аденин + рибоза аденозин

Аденин + дезоксирибоза дезоксиаденозин

Исключение - тимидин, а не дезокситимидин, входящий в ДНК. В РНК встречается крайне редко, и тогда название - риботимидин. Нуклеозиды сокращенно обозначают однобуквенным кодом - начальная буква их латинского названия с добавлением префикса d в случае дезоксинуклеозидов.

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.

18.2 Нуклеотиды

Нуклеиновые кислоты присутствуют в клетках всех живых организмов, выполняют важнейшие функции по хранению и передаче генетической информации и участвуют в механизмах ее реализации в процессе синтеза клеточных белков.

)

Нуклеиновые кислоты включают остатки моносахаридов - D-рибозы и 2-дезокси -D-рибозы. Оба моносахарида присутствуют в нуклеиновых кислотах в в -фуранозной форме.

К нуклеиновым основаниям относят тимин, урацил, цитозин, аденин и гуанин.



Гетероциклические основания, входящие в состав нуклеиновых кислот (нуклеиновые основания), - это гидрокси- и аминопроизводные пиримидина и пурина. Нуклеиновые кислоты содержат три гетероциклических основания с пиримидиновым циклом (пиримидиновые основания) и два - с пуриновым циклом (пуриновые основания). Нуклеиновые основания имеют тривиальные названия и соответствующие однобуквенные обозначения.

Нуклеотиды - это эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты (нуклеозидфосфаты). Сложноэфирную связь с фосфорной кислотой образует ОН группа в положении 5/ или 3/ моносахарида. В зависимости от природы моносахаридного остатка нуклеотиды делят на рибонуклеотиды (структурные элементы РНК) и дезоксирибонуклеотиды (структурные элементы ДНК). Названия нуклеотидов включают название нуклеозида с указанием положения в нем остатка фосфорной кислоты. Сокращенные обзначения нуклеозидов содержат обозначение нуклеозида, остатка моно-, ди- или трифосфорной кислоты, для 3/-производных указывается также положение фосфатной группы.



Нуклеотиды являются мономерными звеньями, из которых построены полимерные цепи нуклеиновых кислот. Некоторые нуклеотиды выполняют роль коферментов и участвуют в обмене веществ.

18.3 Нуклеиновые кислоты

Установление состава нуклеиновых кислот путем их последовательного гидролитического расщепления позволяет выделить следующие структурные компоненты. Первичная структура нуклеиновых кислот представляет собой линейную полимерную цепь, построенную из мономеров - нуклеотидов, которые связаны между собой 3/-5/-фосфодиэфирными связями. Полинуклеотидная цепь имеет 5'-конец и 3'- конец. На 5'-конце находится остаток фосфорной кислоты, а на 3'- конце - свободная гидроксильная группа. Нуклеотидную цепь принято записывать, начиная с 5'-конца.

В зависимости от природы моносахаридных остатков в нуклеотиде различают дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). ДНК и РНК различаются также по природе входящих в их состав нуклеиновых оснований: урацил входит только в состав РНК, тимин - только в состав ДНК.

РНК ДНК

Урацил Тимин

Цитозин, аденин, гуанин Цитозин, аденин, гуанин

Вторичная структура ДНК представляет собой комплекс двух полинуклеотидных цепей, закрученных вправо вокруг общей оси так, что углевод-фосфатные цепи находятся снаружи, а нуклеиновые основания направлены внутрь (двойная спираль Уотсона-Крика). Шаг спирали - 3.4 нм, на 1 виток приходится 10 пар нуклеотидов. Полинуклеотидные цепи антипараллельны, т.е. напротив 3'-конца одной цепи находится 5'-конец другой цепи. Две цепи ДНК неодинаковы по своему составу, но они комплементарны. Это выражается в том, что напротив аденина (А) в одной цепи всегда находится тимин (Т) в другой цепи, а напротив гуанина (Г) всегда находится цитозин (Ц). Комплементарное спаривание А с Т и Г с Ц осуществляется за счет водородных связей. Между А и Т образуется две водородные связи, между Г и Ц - три.

Комплементарность цепей ДНК составляет химическую основу важнейшей функции ДНК - хранения и передачи генетической информации. Известны три основных вида клеточных РНК: транспортные РНК (тРНК), матричные РНК (мРНК) и рибосомные РНК (рРНК). Матричные РНК выполняют функцию матрицы белкового синтеза в рибосомах. Рибосомные РНК выполняют роль структурных компонентов рибосом. Транспортные РНК участвуют в транспортировке a -аминокислот из цитоплазмы в рибосомы и в переводе информации нуклеотидной последовательности мРНК в последовательность аминокислот в белках.

19. Липиды

Липиды - это входящие в состав живых организмов жироподобные вещества, плохо растворимые в воде и хорошо растворимые в неполярных органических растворителях. Под этим названием объединяют разные по химическому строению и биологическим функциям вещества, которые извлекают из растительных и животных тканей путем экстракции неполярными органическими растворителями.

В зависимости от способности к гидролизу с образованием солей высших жирных кислот (мыл) липиды делят на омыляемые и неомыляемые.

19.1 Омыляемые липиды

Омыляемые липиды состоят из двух или более структурных компонентов, на которые они расщепляются при гидролизе под действием кислот, щелочей или ферментов липаз.

Основными структурными компонентами омыляемых липидов являются спирты и высшие жирные кислоты. Омыляемые липиды более сложного строения могут содержать остатки фосфорной кислоты, аминоспиртов, а также остатки моно- и олигосахаридов.

Высшие жирные кислоты - это карбоновые кислоты, насыщенные или ненасыщенные, выделенные из жиров путем гидролиза. Для их строения характерны следующие основные особенности: имеют неразветвленную структуру с четным числом атомов углерода от С2 до С80, но чаще всего встречаются кислоты состава С16, С18 и С20; ненасыщенные кислоты, как правило, содержат двойную связь в положении 9; если двойных связей несколько, то они разделены группой СН2; двойные связи в ненасыщенных кислотах имеют цис-конфигурацию.

Основные жирные кислоты в составе липидов:

насыщенные

Масляная C3H7COOH

Пальмитиновая C15H31COOH

Стеариновая C17H35COOH

ненасыщенные

Олеиновая C17H33COOH

Линолевая C17H31COOH

Линоленовая C17H29COOH

Арахидоновая C19H31COOH

Ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая) являются незаменимыми и поступают в организм человека в основном с растительными маслами. Насыщенные жирные кислоты синтезируются в организме из уксусной кислоты ферментативным путем.

В составе липидов высшие жирные кислоты связаны сложноэфирными или амидными связями со спиртами, важнейшими из которых являются трехатомный спирт глицерин и аминоспирт сфингозин.

В соответствии с их химическим строением и биологическими функциями различают три основные группы омыляемых липидов: нейтральные липиды, фосфолипиды и гликолипиды. В схеме 5. приведена классификация липидов.



Схема 5. Классификация липидов

Нейтральные липиды представляют собой сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов (высших одноатомных, глицерина, холестерина и др). Наиболее важными из них являются триацилглицериды и воски.

Триацилглицериды - это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот.

Общая формула:

Простые триацилглицериды содержат остатки одинаковых, смешанные - разных жирных кислот. Названия триацилглицеридов строятся на основе названий ацильных остатков, входящих в их состав жирных кислот.

Смешанные триацилглицериды могут содержать хиральный атом углерода в положении 2 и иметь энантиомеры, например:

Триацилглицериды - малополярные, не растворимые в воде вещества, так как их молекулы не содержат сильнополярных или заряженных групп. Триацилглицериды, содержащие преимущественно остатки ненасыщенных кислот, при обычных условиях являются жидкостями, насыщенных кислот - твердыми веществами. Они входят в состав животных жиров и растительных масел, которые представляют собой смеси триацилглицеридов. Животные жиры содержат в основном триацилглицериды с остатками насыщенных кислот и поэтому имеют твердую консистенцию. Растительные масла включают в основном остатки ненасыщенных кислот и являются жидкостями. Основная биологическая функция триацилглицеридов - запасные вещества животных и растений.

Химические свойства триацилглицеридов определяются наличием сложноэфирной связи и ненасыщенностью. Как сложные эфиры триацилглицериды гидролизуются под действием кислот и щелочей. Триацилглицериды подвергают гидролизу в кислой и щелочной средах, а также ферментативному гидролизу под действием фермента липазы.

При щелочном гидролизе (омылении) жиров образуются соли жирных кислот (мыла). Их молекулы дифильны (содержат полярную “голову” и неполярный “хвост”), что обуславливает их поверхностно-активные свойства и моющее действие.



Важным промышленным процессом является гидрогенизация жиров - каталитическое гидрирование растительных масел, в результате которого водород насыщает двойные связи, и жидкие масла превращаются в твердые жиры (маргарин). В процессе гидрогенизации происходит также изомеризация - перемещение двойных связей (при этом из полиненасыщенных кислот образуются кислоты с реакционноспособными, в том числе и в реакциях окисления, сопряженными двойными связями) и изменение их стереохимической конфигурации (цис в транс), а также частичное расщепление сложноэфирных связей. Существует мнение, что при этом образуются вещества небезопасные для организма. Наибольшей пищевой ценностью обладают растительные масла, которые наряду с незаменимыми жирными кислотами содержат необходимые для организма фосфолипиды, витамины, полезные фитостерины (предшественники витамина D) и практически не содержат холестерин.

Воски - это сложные эфиры жирных кислот и высших одноатомных спиртов (С12 - С46). Воски входят в состав защитного покрытия листьев растений и кожи человека и животных. Они придают поверхности характерный блеск и водоотталкивающие свойства, что важно для сохранения воды внутри организма и создания барьера между организмом и окружающей средой.

Фосфолипиды - общее название липидов, содержащих остаток фосфорной кислоты. Фосфолипиды - основные липидные компоненты клеточных мембран.

Основные структурные компоненты, составляющие молекулы фосфолипидов, - это глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота, аминоспирты (этаноламин или холин) или аминокислота серин. К ним относят фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин и фосфатидилсерин.

Фосфатидилэтаноламин

Фосфатидилхолин



Фосфатидилсерин

Фосфолипиды - основные структурные компоненты клеточных мембран. Согласно жидкостно-мозаичной модели клеточные мембраны рассматриваются как липидные бислои. В таком бислое углеводородные радикалы фосфолипидов за счет гидрофобных взаимодействий находятся внутри, а полярные группы липидов располагаются на внешней поверхности бислоя. В жидкий липидный бислой встроены молекулы белков.

Сфинголипиды состоят из двуатомного длинноцепочечного ненасыщенного спирта сфингозина, жирных кислот, фосфорной кислоты и аминоспиртов - этаноламина или холина.

Молекулы фосфолипидов дифильны. Они содержат полярную гидрофильную “голову” и неполярный гидрофобный “хвост”. В водной среде они способны образовывать сферические мицеллы - липосомы, которые можно рассматривать как модель клеточных мембран.

Гликолипиды содержат углеводные остатки и не содержат фосфорной кислоты. Наиболее важными из них являются гликосфинголипиды. Основные структурные компоненты гликосфинголипидов: сфингозин, жирная кислота, моно- или олигосахсрид. Типичные представители гликосфинголипидов - цереброзиды и ганглиозиды. Цереброзиды содержат остатки D-галактозы или D-глюкозы, которые связаны с ОН группой сфингозина b -гликозидной связью. Цереброзиды входят в состав мембран нервных клеток. Ганглиозиды содержат остатки сложных олигосахаридов, способных нести отрицательный заряд за счет присутствия в них остатков сиаловых кислот. Ганглиозиды выделены из серого вещества мозга. Они образуют рецепторные участки на поверхности клеточных мембран.

19.2 Неомыляемые липиды

К неомыляемым относят липиды, которые не являются производными жирных кислот и не способны к гидролизу. Под этим названием имеют в виду огромное число разных по химическому строению и биологическим функциям природных соединений, которые объединяет сходство в строении углеродного скелета. Углеродный остов их молекул простроен из пяти углеродных изопреновых фрагментов, соединенных по типу “голова к хвосту”.



По строению скелета и ненасыщенности их можно рассматривать как олигомеры диенового углеводорода изопрена. Отсюда происходит другое их название - изопреноиды. Сходство в строении объясняется общими путями биосинтеза изопреноидов. Они образуются в живых организмах ферментативным путем из уксусной кислоты.

Известны две основные группы изопреноидов: терпены и стероиды.

19.2.1 Терпены

Терпенами называют углеводороды состава (С5H8)n, где n = 2, которые рассматривают как продукты олигомеризации изопрена:

Кислородсодержащие производные терпенов называют терпеноидами. Терпены и терпеноиды имеют в основном растительное происхождение. Это эфирные масла растений, смолы хвойных деревьев и каучуконосов, растительные пигменты, жирорастворимые витамины.

Терпены классифицируют по числу изопреновых звеньев в молекуле (таблица 5).

Таблица5. Классификация терпенов

Тип терпена	Число изопреновых звеньев (С5H8)n	Число атомов углерода
Монотерпен	п=2	C10
Сесквитерпен	п=3	C15
Дитерпен	п=4	C20
Тритерпен	п=6	C30
Тетратерпен	п=8	C40

Отсутствие терпенов с нечетным числом изопреновых звеньев (за исключением сесквитерпенов) объясняется особенностями их биосинтеза. Кроме того, каждый тип терпенов может иметь линейную структуру или содержать один, два, три и более циклов.

Монотерпены - это димеры изопрена; имеют состав С10Н16. Это легко летучие соединения с приятным запахом, которые составляют основу эфирных масел растений. Известны монотерпны ациклического, моно-, би- и трициклического строения.

Ациклические монотерпены имеют линейную структуру и содержат три двойных связи.

Монотерпены мирцен и оцимен содержатся в эфирных маслах хмеля и лавра. Монотерпеновые спирты, например, гераниол, являются основными компонентами эфирных масел розы, герани и других цветочных эссенций. Соответствующие альдегиды (гераниаль) имеют запах цитрусовых и содержатся в эфирных маслах лимона.

Моноциклические монотерпены содержат один цикл и две двойных связи. Основу углеродного скелета этого типа терпенов составляет насыщенный углеводород ментан.

Монотерпен лимонен содержит хиральный атом углерода и существует в двух энатиомерных формах. (-)Лимонен (левовращающий) содержится в лимонном масле и скипидаре. (+)Лимонен (правовращающий) входит в состав масла тмина. Рацемический лимонен получают димеризацией изопрена. Гидратация двойных связей лимонена протекает в соответствии с правилом Марковникова и дает двухатомный спирт терпин, который используется в медицине при лечении бронхита.

Ментол содержится в эфирном масле перечной мяты. Он обладает антисептическим и успокаивающим действием. Структура ментола содержит три хиральных атома углерода, ей соответствует 8 стереоизомеров. Природный ментол существует в конформации кресла, где все три заместителя занимают экваториальное положение.

Бициклические монотерпены содержат два цикла и одну двойную связь. Основу их углеродного скелета составляют углеводороды каран, пинан и камфан, которые могут быть построены из ментана путем замыкания еще одного цикла за счет образования мостика изопропильной группой при замыкании ее в орто-, мета- или пара-положения ментанового цикла.

Бициклический монотерпен ряда пинана б-пинен - основная составная часть скипидара. Наиболее важным терпеноидом ряда камфана является камфора, которая используется как стимулятор сердечной деятельности.

Сесквитерпены - это тримеры изопрена, имеют состав С15Н24. Как и монотерпены, эти вещества находятся в эфирных маслах растений. Например, ациклический терпеновый спирт фарнезол - душистый компонент ландыша.

Дитерпены - это тетраизопреноиды, содержат в молекуле 20 атомов углерода. Важную биологическую роль играют дитерпеновые спирты: фитол - спирт, в виде сложного эфира входящий в состав хлорофилла, и витамин А (ретинол).

Тетраизопреноидные фрагменты содержат молекулы жирорастворимых витаминов Е и К1.

Тритерпены содержат шесть изопреновых фрагментов. Наиболее важным тритерпеном является сквален С30Н50, выделенный из печени акулы. Сквален является биологическим предшественником стероидов (промежуточный продукт в биосинтезе холестерина).

Тетратерпены содержат восемь изопреновых фрагментов. Тетратерпены широко распространены в природе. Наиболее важными из них являются растительные пигменты - каротиноиды. Их молекулы содержат длинную систему сопряженных двойных связей и поэтому окрашены. в-Каротин - растительный пигмент желто-красного цвета, в большом количестве содержащийся в моркови, томатах и сливочном масле. Все каротины - предшественники витаминов группы А. Молекула в-каротина состоит из двух одинаковых частей и in vivo превращается в две молекулы витамина А.

19.2.2 Стероиды

Стероиды - природные биологически активные соединения, основу структуры которых составляет углеводород стеран - циклопентанпергидрофенантрен. Циклы А, В, С образуют фенантрен. Как и терпены стероиды относятся к изопреноидам и связаны с ними общими путями биосинтеза.

Большинство стероидов имеют метильные группы в положениях 10 и 13, а также заместитель в положении 17, содержащий до 10 атомов С. В зависимости от величины заместителя в положении 17 различают три основные группы стероидов: стерины, желчные кислоты и стероидные гормоны.

Стерины - природные спирты ряда стероидов, основа углеродного скелета которых - углеводород холестан.

Все стерины содержат группу ОН в положении 3 и являются, таким образом, вторичными спиртами. Стерины присутствуют во всех тканях животных и растений. Они являются промежуточными продуктами в биосинтезе желчных кислот и стероидных гормонов. Примерами стероидов животного происхождения являются холестанол и холестерин. По номенклатуре ИЮПАК названия стероидов строятся в соответствии с правилами заместительной номенклатуры. При этом за родоначальную структуру берется соответствующий насыщенный углеводород, в случае стеринов это холестан.

Холестерин является наиболее распространенным стерином животных и человека. Он присутствует во всех животных липидах, крови и желчи. Мозг содержит 7% холестерина в расчете на сухую массу. Нарушение обмена холестерина приводит к его отложению на стенках артерий и атеросклерозу, а также к образованию желчных камней.

Желчные кислоты - это гидроксикарбоновые кислоты ряда стероидов. Из желчи человека выделено четыре желчные кислоты, которые получили название холевых кислот: холевая кислота (3,7,12-тригидроксихолановая кислота), дезоксихолевая кислота (3, 12 - дигидроксихолановая кислота), хенодезоксихолевая (3,7-дигидроксихолановая кислота), в малых количествах литохолевая (3-гидроксихолановая кислота).

Желчные кислоты образуются в печени из холестерина. Натриевые и калиевые соли желчных кислот являются поверхностно-активными веществами. Эмульгируя жиры, они способствуют их всасывание и перевариванию.

Стероидные гормоны - физиологически активные вещества ряда стероидов, вырабатываемые железами внутренней секретиции. К стероидным гормонам относят:

кортикостероиды - гормоны, вырабатываемые корой надпочечников. Всего этих гормонов более 40. Они участвуют в регуляции углеводного и солевого обменов. По этому признаку их делят на глюкокортикоиды и минералокортикоиды. Примером глюкокортикоидов является кортикостерон.

Такие гормоны как кортизол и кортизон обладают противоспалительным действием. В организме стимулируют обмен белков и углеводов. Синтетическим аналогом является преднизалон. Примером минералкортикоидов является альдостерон, который способствует сохранению нормального баланса натрия и калия в тканях;

мужские половые гормоны (андрогены), к которым относят тестостерон, все остальные андрогены - продукты его метаболизма;



женские половые гормоны (гестагены и эстрогены), к которым относят прогестерон (гормон беременности), эстрадиол, регулирующий менструальный цикл.

Тесты

1.Отношение массы растворенного вещества к массе раствора называется

A)массовой долей

B)мольной долей

C)молярной концентрацией

D)молярной концентрацией эквивалента

E)моляльной концентрацией

2.Укажите математическое выражение закона Вант - Гоффа для растворов электролитов

A) П = CRT

B) p = poN

C) p = kT

D)П = iCRT

E) p = RT2

3. Укажите значение рН в нейтральной среде

A) 7

B) 14

C) 0

D) 9

E) 5

4. Укажите, какое соединение относится к комплексным

A)[Ag(NH3)2]Cl

B) KAl(SO4)2

C) NH4Fe(SO4)2

D) KNaSO4

E) KI

5. Молекулярность реакции определяется

A)числом молекул, участвующих в реакции

B) суммой степеней концентраций веществ, участвующих в основном кинетическом уравнении

C) степенью окисления элементов, участвующих в реакции

D) квантовыми числами

E) зарядом ядра

6. Укажите основное кинетическое уравнение для реакции CO(г) +H2O(г)=CO2(г)+ H2(г)

A) н = kc(СО)

B) н = kc(H2O)

C) н = kc(СО2)с(H2)

D) н = kc(СО)с(H2O)

E) н = kc(СО2)

7. Ферменты- это

A) гормоны

B) органические амины

C) нуклеиновые кислоты

D) биологические катализаторы

E) тиолы

8. В теории Бренстеда-Лоури основанием является

A) донор протонов

B)акцептор протонов

C) донор электронная пара

акцептор электронная пара

E) донор катионов

9. Укажите функциональную группу альдегидов:

A) СНО

B) СООН

C) ОН

D) СООО

E) SH

10. К какой группе гетерофункциональных соединений относится холин

A) аминоспирты

B) оксикислоты

C) оксокислоты

D) аминокислоты

E)бензольного ряда

11. Укажите углевод:

A) ацетилен

B) глюкоза

C) метилформиат

D) этаналь

E) пропанон

12. Общая формула Сn Н2n соответствует классу:

A) алканов

B) алкенов

C) алкинов

D) аренов

E) алкилов

13. L-изомерами называются:

A) энантиомеры с конфигурацией,родственной Д-глицериновому альдегиду

B) энантиомеры с конфигурацией,родственной L-глицериновому

альдегиду

C) энантиомеры,близкие к Д-молочной кислоте

D) энантиомеры, близкие к L-молочной кислоте

E) диастереомеры

14. Холин образуется в организме из...

A) гликокола

B) валина

C) лейцина

D)пролина

E)серина

15. Укажите аминокислоту с отрицательно заряженным радикалом:

A) АСП

B) ГИС

C) АЛА

D) МЕТ

E) ВАЛ

16. Стрептоцид является препаратом ряда...

A) антибиотиков

B) холинолитиков

C) сульфаниламидов

D) аминонитрильного ряда

E) сульфанилгидридов

17. Укажите, какой моносахарид называется гексозой:

A) галактоза

B) рибоза

C) дезоксирибоза

D) ксилоза

E) манноза

18. Внутренняя соль аминокислоты называется:

A) лактам

B)цвиттер-ион

C) лактон

D) дикетопиперазин

E) пептид

19. Первичная структура белковой молекулы это...

A) пространственная конфигурация полипептидной цепи

B)последовательность соединения аминокислотных остатков

C) пространственная ориентация полипептидной спирали

D) способ укладки участков цепи

E) глобула

20. Сколько гетероатомов азота содержит в составе цикла пурин

A) 1

B) 3

C) 6

D) 4

E) 2

21. Укажите, какой моносахарид называется гексозой:

A) фруктоза

B) рибоза

C) дезоксирибоза

D) ксилоза

E) манноза

22. Укажите, какое строение имеют стероиды:

A) Ациклическое

B) Бислойное

C) Многослойное

D) Циклическое

E) плоское

23. Жидкие растительные масла содержат в основном:

A) Остатки жирных ненасыщенных кислот

B) Триарилглицерины

C) Остатки насыщенных кислот

D) Пальмитиновую кислоту

E) Остатки фосфорных кислот

24. К каким липидам относятся жиры

A)простые омыляемые

B) сложные омыляемые

C) терпены

D) стероиды

E) моносахариды

25. Укажите, какое азотистое основание не входит в состав ДНК:

A) урацил

B) тимин

C) цитозин

D) аденин

E) гуанин

Эталоны ответов.

1 - А, 2 - D, 3 - A, 4 - A, 5 - A, 6 - D, 7 - D, 8 - B, 9 - A, 10 - A, 11 - B, 12 - B, 13 - B, 14 - E, 15 - A, 16 - C, 17 - A, 18 - B, 19 - B, 20 - D, 21 - A, 22 - D, 23 - A, 24 - A, 25 - A.

Литература

1. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия.- Москва: Высшая школа, 2001.

2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - Москва, Дрофа, 2005.

3. Слесарев В.И. Химия. Основы химии живого. Санкт-Петербург: Химиздат, 2001.

4. Ершов Ю.А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. - Москва: Высшая школа, 2003.

5. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии под ред. Н.А. Тюкавкиной. - Москва: Дрофа, 2000, -384 с.

6. Глинка Н.Г. Общая химия.- Москва: Химия, 2003.

7. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2002.

8. Тюкавкина Н.А. «Органическая химия». Дрофа. Москва, 2002, книга І «Основной курс», -640 с.

9. Руководство к лабораторным занятиям по органической химии под редакцией Тюкавкиной Н.А. Дрофа. Москва, 2002, -384 с.

10. Березин Б.Д., Березин Д.Б. «Курс современной органической химии».- Москва: Высшая школа, 1999, -758 с.

11. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. «Органическая химия». Бином, Москва, 2005, часть І, -566 с., 2005, часть ІІ -622 с., 2005, часть ІІІ -543с., 2005, часть ІV, -725 с.

Размещено на Allbest.ru

...