Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Биоорганическая химия. Справочник, словарь

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
05.03.2021
Размер:
3.2 Mб
Скачать

Пример :

Распределение

электронной

плотности

в

молекуле

бутановой

кислоты.

б

+

б +

б +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН 3

—> СН2 —> СН2—>СН2 —>СООН

 

 

 

 

 

 

 

 

<—————— заряд б + убывает по направлению стрелки

Инозин.

 

Нуклеозид,

образованный

рибозой

 

и

гипоксантином

(см.Гипоксантин ). Нуклеозиды)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инозинмонофосфат.

Нуклеотид,

5

׳-фосфорный

 

эфир

инозина.

(см.Гипоксантин . Нуклеотиды)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инозитол (инозит, 1,2,3,4,5.6 - циклогексангексаол) С6Н12О6 или С6Н6(ОН) 6.

Циклический шестиатомный спирт, все шесть

атомов

оптически

активные,

устойчивая конфигурация циклакресло

.

В силу

возникающей

цис -,

транс -

изомерии7 изомеров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образуют

неактивные

мезо-

формы

и

только одно

соединение

может

существовать в виде двух энантиомеров. Один из оптически неактивных изомеров

мезо-инозит (1,

2, 3, 5-цис)

относится к соединениям с витаминной активностью.

Кристаллическое

вещество,

растворимое в воде, сладкое на вкус. В виде

дифосфорного эфира входит в состав фосфатидилинозитолдифосфата. Этот фосфолипид играет важную роль в передаче сигналов и регуляции внутриклеточных процессов (см.Фосфолипиды).

К

Карбокатион. Положительно

заряженная частица, заряд (+)локализован на

атоме углерода, который находится в sp2- гибридизованном состоянии,

имеет

тригональное строение,свободнуюорбиталь

.

 

свободная орбиталь

+

С

81

Донорные

заместители

увеличивают

устойчивость

карбокатиона,

а акцепторные – уменьшают: чем меньше заряд

б +, тем устойчивее карбокатион.

Доноры смещают электронную плотность в сторону положительно заряженного атома и уменьшают величину этого заряда.

Устойчивость карбокатионов

убывает в ряду:

С ( третичный) >С (вторичный) >С

(первичный)

Карбокатионы в качестве

промежуточных активных частиц образуются

в реакциях электрофильного присоединения алкенов АЕ, электрофильного замещения

SЕ ароматических соединений(

σ- комплексы), в реакциях нуклеофильного замещения

SN1 ,элиминирования .

 

 

Карбоксилирование in

vivoБиохимическая.

реакция введения новой

карбоксильной группы в биоорганическое соединение. α- Углеродный атом (соседний с карбонильной или карбоксильной группой) представляет собой СН- кислотный

центр. Смещение электронной плотности

в группе>

С=О вызывает поляризацию

всех связей СН в

α

–положении . Возникает

центр с подвижными атомами

водорода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н б+

 

 

 

 

 

 

 

 

б+

|

б+

 

 

 

 

 

 

 

 

Н—>С

—> СН = О

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н б+

 

 

 

 

 

 

 

 

СНкислотный центр

 

 

 

 

 

В биологических процессах с участиемАТФ,ферментов

и витамина биотина

возможна

реакция

карбоксилирования

активных

форм

карбоновых

кислот

(ацилКоА)

в α –положение . Таким путем в

составе веществаобразуется

новая

карбоксильная группа.

 

 

 

 

 

 

 

 

Процессы карбоксилирования связаны

с

энергетическим, пластическим

обменами, биосинтезом карбоновых кислот, азотистых оснований нуклеиновых кислот.Наиболее важны три реакции:

1. Синтез оксалоацетата имеет значение для двух биохимических процессов: а)начальная реакция в процессе глюконеогенеза , б)способ пополнения количества ЩУК в цикле Кребса.

82

Пировиноградная кислота + оксид углерода(1V) —>

щавелевоуксусная

кислота (оксалоацетат)

 

 

 

АТФ –> АДФ +фосфат

 

СН 3—С —СООН

+ О =С=О ————> НООС–

СН2 – С – СООН

||

 

||

О

О

 

2.Синтез γ- карбоксиглутаминовой кислоты в составе кальций связывающих белков костной ткани,дентина, эмали.

–СО- NН-СН- СО-

–СО- N Н -СН -СО-

|

+ СО2 − фермент −>

|

СН

2-СН2-СООН

 

СН2СН- СООН

 

 

 

|

 

 

 

СООН

 

 

Радикал γ-карбоксиглутамата

3.В синтезе жирных кислот в печени: образованиемалонилКоА

из ацетилКоА

СН3-СО~S КоА +СО 2

− фермент−> НООС-СН

2-СО~S КоА

Карбоксипептидаза. Фермент , катализирующий в биохимических процессах реакции карбоксилирования (см. Карбоксилирование in vivo)

Кардиолипины. Фосфолипиды внутренней мембраны митохондрий, построены на основании глицерина и двух молекул фосфатидной кислоты.

СН2О –ОРО2О-СН2-СН-СН 2- СОR

|

|

СНОН

О-СОR

|

СН2О –ОРО 2О -СН 2-СН-СН2-СОR

|

О-СОR

Синтезируются ферментами внутренней мембраны митохондрий и составляют 22 % от общегоколичества фосфолипидов мембраны.

83

Каротин (лат -carota - морковь) С40Н56. Желто-оранжевый пигмент, содержащийся в пластидах растений вместе с хлорофиллом, реже самостоятельно (корни моркови, плоды манго, ягоды облепихи). Известно несколько изомеров (а, β, γ- каротины).

в-Каротин

Кристаллы, темно-красные иглы. Легко присоединяет кислород, особенно на свету и при нагревании, продукты окисления бесцветные. β-Каротин содержит все двойные связи в транс-конфигурации, под действием света может наблюдаться цисизомеризация. Является провитамином А, в стенке кишечника происходит реакция превращения в две молекулы витамина А (место воздействия на двойную св язь указано стрелкой). Эта реакция осуществляется ферментом каротиндиоксигеназой, а действует она аналогично перманганату калия на двойную связьin vitro в жестких условиях.

R-CН=CН- R —К MnО4—> R-CН(ОН)-CН(ОН)- R — КMnО4—> R-CНО + RCНО

Каротиноиды. Полиненасыщенные соединения терпенового ряда. Окрашенные вещества( растительные пигменты) от желтого до красного цвета. Растворимы в жирах. Совместимы с липидами (отсюда второе название липохромы). Синтезируются растениями, обнаружены во многих водорослях, грибах, не образуютсяв организме животных. Некоторые из них преобразуются в организме человека, являясь провитаминами (из каротина получается

витамин А). В томатах содержится ликопин С40Н54. Биологическая активность каротиноидов заключается в их антиоксидантной активности.

Качественные

реакции.

Представляют собой специфические

реакции,

используемые для

обнаружения

веществ в

растворе. Качественные

реакции

а)имеют относительную специфичность,

т.к. основаны

на

свойствах

функциональных групп и позволяют определить множество соединений одного класса( например, все альдегиды, спирты, фенолы); б)строго специфичны, т.е. определяют одно соединение среди ему родственных. Один из аналитический методов исследования. Наибольшую ценность представляют те качественные реакции,которые можно использовать в количественном анализе.

84

Наиболее распространенные качественные

реакций

и обнаруживаемые

вещества:

 

 

 

 

ацетон-йодоформная проба,нитропруссид натрия

 

альдегидыпри нагреваниидроксид

меди(+2), реакция серебряного

 

зеркала,

гидросульфитнатрия

 

 

альдозы

-при нагреваниидроксид

меди(+2),

реактив Фелинга,

 

реакция серебряного зеркала.

 

 

белок -биуретовая , ксантопротеиновая реакции

 

гликоли–

гидроксид меди(+2) при комнатной температуре

двойные связи-бромная ,йодная вода,раствор калия перманганата

енольная форма – железа(+3) хлорид

кетоновые тела – йодоформная проба

фенолы - железа (+3) хлорид

фруктоза –Селиванова реакция

холестерин – Сальковского реакция

Биуретовая

реакции. Цветная

реакция

обнаружения

пептидной

связи в

белках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

H2N

 

 

C

 

 

 

NH2

 

 

 

 

H2N

 

 

C

 

 

 

NH2

 

 

H2N

 

 

C

 

 

 

N

 

 

 

C

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

биурет

O

 

 

 

мочевина

 

 

 

 

мочевина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH

 

 

 

H2N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

O

 

 

O

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

O

 

O

 

 

 

 

C

N + 2H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HN

 

 

+ Cu(OH)2

+

 

 

 

NH

 

 

 

 

 

N

 

 

 

Cu

 

O

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

O

 

 

O

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

H2N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

комплексная медная соль биурета

Получила название благодаря тому, что вещество биурет дает такую же качественную реакцию. К раствору белка или биурета добавляют свежеполученный осадок гидроксида меди(+2) в присутствии щелочи. Осадок растворяется вследствие образования комплексного соединения, которое окрашивает раствор в розовофиолетовый цвет. Интенсивность окраски раствора пропорциональна содержанию белка в растворе, что позволяет проводить количественное определение белка

в биологических объектах.

85

Гликоли. Многоатомные

спирты, содержащие обязательно

 

две гидрокси

группы рядом. Используют

свежеполученный

осадок

гидроксида меди(+2) в

присутствии щелочи Осадок растворяется и образуется ярко-синий

(васильковый)

раствор,который устойчив при нагревании

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

O

 

CH2

 

 

 

CH2OH

 

 

H2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ NaOH

 

 

 

Cu

 

 

 

 

 

2Na

CH2OH + Cu(OH)2

 

 

 

 

HC

 

O

O

 

CH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 4H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

H2C

 

OH

HO

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глицерат меди

В судебно-медицинской экспертизе чрезвычайно важным является обнаружение чрезвычайно токсичного этиленгликоля в составе различных жидкостей.

Двойная (кратная) связь. Определяют двумя способами: обесцвечивание желтого раствора бромной воды и обесцвечивание фиолетового раствора перманганата калия

Енольный( фенольный гидроксил). К исследуемому раствору добавляют раствор хлорида железа(+3). Позволяет обнаружить фенольный гидроксил (гидроксигруппу в ароматической системе) и наличие енольной формы в случае кето-енольной таутомерии. Качественная реакция с хлоридом железа характерна для

соединений,имеющих

структурный фрагмент

C

 

OH.

 

Енольный гидроксил обладает заметными кислотными свойствами.

6Н5ОН+ FeCl 3 → H

3[Fe(OC6H5)6] + 3HCl

Возникает ярко-фиолетовая окраска раствора, которая связана с образованием

комплексного соединения.

 

 

Йодоформная проба.

Используют

для определения кетоновых тел в

биологических жидкостях (ацетон, ацетоуксусная кислота, β -гидроксимасляная).

Обнаруживает в биоорганических

соединениях

определенные структурные

элементы,относящиесяк

СН-кислотному центру.

 

 

СН3-СО- и

СН3-СН(ОН)-

 

86

К исследуемому раствору добавляют раствор щелочи и йод. Образуется белый осадок йодоформа (в виде мути), появляется характерный запах.

Позволяет отличить метанол и этанол (только этанол дает йодоформную реакцию). Этанол или вторичный спирт вначале окисляются йодом. Этанол превращается в ацетальдегид , вторичный спирт в кетон, содержащий кетоновую

группу во 2 –положении цепи. Группа СН3 в карбонильных соединениях

в а-положении -кислотный

центр, происходит реакция замещения атомов водорода

на йод,а далее– гидролиз и выделение йодоформа.

 

СН3-СО– СН3 + 3 I2 — (NaOH) —> CI3 — СО– СН3

+ 3 Н I

 

 

1,1,1-трийодацетон

CI3 —СО– СН3

+ NaOH —>

СН3–СООNa +

CНI3

 

 

йодоформ (трийодметан)

Ксантопротеиновая реакция. Цветная реакция обнаружения ароматических аминокислот (тирозина) в составе белков. К раствору белка добавляют азотную кислоту. Появляется белый осадок, который при нагревании реакционной смеси в пламени спиртовки окрашивается в желтый цвет. Смесь охлаждают и добавляют 1-2 капли раствора щелочи. Желтое окрашивание переходит в оранжевое. Азотная кислота вызывает денатурацию белка (белый осадок) и нитрование бензольных колец тирозина, фенилаланина и остатков других ароматических аминокислот (желтое окрашивание).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O2N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2

 

 

t0

 

 

 

 

 

H2

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

CH + 2HNO3

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

CH + 2H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O2N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При последующем подщелачивании среды образуются более интенсивно окрашенные анионы. Видоизмененная ксантопротеиновая реакция используется для качественного определения белка в моче при заболеваниях почек.

Легаля реакция. Обнаружение ацетона с помощью нитропруссида натрия Na2 [ Fe( CN)5(NO)], возникает фиолетовое окрашивание.

Сальковского реакция (реакция ГуппертСальковского). К исследуемому раствору приливают равный объем концентрированной серной кислоты, содержимое пробирки осторожно перемешивают. Когда жидкость отстоится, то в случае присутствия холестерина верхний слой оказывается окрашенным в темно-красный

цвет, а нижний - в желто-красный с зеленой флуоресценцией. Происходит

87

дегидратация холестерина в присутствии концентрированной серной кислоты и образование холестерилена,имеющего красную окраску и зеленую флуоресценцию.

H2SO4

- H2O

HO

холестерин

холестерилен

 

Селиванова реакция (раствор резорцина в хлороводородной кислоте) – позволяет обнаруживать в растворе фруктозу, другие кетогексозы и альдопентозы. К исследуемому раствору добавляют заранее приготовленный реактив Селиванова. Содержимое нагревают до кипения. Жидкость в пробирке постепенно окрашивается в красно-вишневый цвет.

Молекулы фруктозы и других кетогексоз при нагревании в кислой среде превращаются в 5-гидроксиметилфурфурол, альдопентозы в кислой среде образуют фурфурол.

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

OH

HO

 

 

 

 

O

t0, H+

 

 

 

 

 

 

OH окрашенное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

соединение

 

 

 

 

 

 

- 3 H O HOCH2

O

CH=O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-гидроксиметилфурфурол

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dфруктоза-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фурфурол и оксиметилфурфурол взаимодействуют с резорцином и образуют окрашенное соединение вишнево-красного цвета.

Фелинга реакция. Самый распространенный способ обнаружения редуцирующих углеводов в растворах или биологических жидкостях.

КООС – СННС- СООNa

|

|

О

О

 

Cu

88

Метод не обладает избирательностью в отношении определенного соединения. Используют комплексную соль калий-натрий мезовинной кислоты с ионом меди (+2). Исследуемую биологическую жидкость нагревают совместно с реактивом Фелинга, ярко-синий цвет раствора исчезает и выделяется красный осадок оксида меди(+1)С u2O.

Этанол и продукт

обмена ацетальдегид–

в экспресс диагностике

алкогольного опьянения у

водителей. Используют

реакцию окисления этанола

раствором дихромата калия. При попадании выдыхаемого воздуха, содержащего этанол или уксусный альдегид, в специальную трубочку, находящийся там оранжевый порошок дихромата калия, смоченный серной кислотой, изменяет окраску до зеленого цвета.

Щавелевая кислота и соли оксалаты. Оксалат натрия в слабокислой и нейтральной среде образует с ионами Са2+ бесцветный кристаллический осадок оксалата кальция, нерастворимый в уксусной и других слабых кислотах. Под микроскопом видна характерная форма кристаллов оксалата кальция, они похожи на почтовые конверты:

COONa+

HOOC COOH + 2 NaOH

- 2 H2O COONa+

COONa+ CaCl2

 

COO

Ca

 

 

 

 

 

 

 

COONa+

- 2 NaCl

COO

 

 

 

 

 

 

Реакцию используют также для определения содержания ионов кальция в моче (метод Сулковича).

Реактивы для качественных реакций

Раствор Бенедикта отличается от реактива Фелинга добавлением цитрата натрия вместо тартрата калия-натрия. Используют для обнаружения редуцирующих углеводов.

Реактив Гайнеса–свежеполученный осадок гидроксида меди (II)в щелочной среде используют для проведения качественных реакций обнаружения соединений, содержащих альдегидную группу,редуцирующих углеводов.

Реактив Толленса – аммиачный комплекс оксида серебра (I)в щелочной среде, готовят смешением нитрата серебра и гидроксида натрия, в результате чего выпадает оксид серебра Ag2O, который затем растворяют в избытке концентрированного водного раствора аммиака NH3.Открывает альдегидные группы и редуцирующие

углеводы.

89

Реактив Фелинга готовят, смешивая раствор сульфата меди и щелочной раствор виннокислого (тартрата) калия-натрия (соль Рошеля), открывает редуцирующие углеводы,иальдегиды .

Кетоза.

Моносахарид , содержащийкетоновую

 

группу.

Природные кетозы

 

состава СхН2

хОх,

встречающиеся в организме

человека,

содержат

3-6

атомов

 

углерода,

принадлежат

D-стереоряду.

Примеры: D-фруктоза,

D-рибулоза,

 

D –ксилулоза,

диоксиацетон. Содержит, как правило, кетоновую группу во втором

 

положении - это

связано с

взаимными

 

изомерными

превращениями

альдоз

 

и 2-кетоз

в слабощелочной среде: D-глюкоза(dd

ld)

и D-манноза(d

l l)

имеют

 

общую кетозу D -фруктозу (d d l).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В клеткевышеназванная

изомеризация -ферментативный процесс,

важное

 

условие включения глюкозы в процесс гликолиза или синтеза глюкозы в реакциях

 

глюконеогенеза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D- глюкозо-6-фосфат <―фермент> D―-фруктозо-6-

 

 

фосфат

 

 

а-Кетоглутаровая кислота (2-оксопентандиовая кислота) С5Н6О4.

Природное кристаллическое вещество, Т

плавл. 115-116 0.С, растворима в воде.

Химические свойства типичные для дикарбоновых

а-кетокислот. Возможнакето

-

енольная таутомерия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НООС-СН2-СН2-С –СООН <———> НООС-СН2-СН=

С-СООН

 

 

 

 

 

 

||

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

ОН.

енольная форма

 

Характерна реакция

декарбоксилирования: образуется полуянтарный альдегид,

который окисляется in vitro растворами КМn

О4 и Н2О2 в янтарную кислоту; in vivo

в цикле

Кребсаферментативно

образуется

активная

форма

янтарной кислоты

-

макроэргическое соединение сукцинилКоА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Декарбоксилированиеокисление

 

in

vitro сопровождается образованием

янтарной кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НООС-

СН2-СН2 -С(О)-СООН +[О ] ——>НООС–

СН2 –СН2-СООН +СО 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

янтарная кислота

 

 

 

Декарбоксилированисление

in vivo

в цикле Кребса

 

 

 

 

НООС -СН 2-СН2 -С(О)-СООН

SКоА +НАД +

 

 

 

 

 

 

 

ферментный комплекс——>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

——НООС>

 

– СН2 –СН2-СО~ S КоА + НАДН+Н

+

+СО 2

 

 

 

 

 

 

сукцинилКоА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90