- •Специальные разделы курса
- •Моносахариды: образование простых и сложных эфиров, отношение эфиров к гидролизу; гликозидов (на примере d–маннозы); строение гликозидов, o–,n–,s–гликозиды, отношение гликозидов к гидролизу.
- •Моносахариды: окисление в гликоновые, гликаровые и гликуроновые кислоты; представители – d–глюконовая, d–глюкуроновая, d–галактуроновая кислоты; аскорбиновая кислота (витамин с).
- •Моносахариды: восстановление в полиолы; представители: d–сорбит, ксилит; открытая и циклические формы моносахаридов (на примере d–фруктозы и d–ксилозы).
- •Олигосахариды: принцип строения невосстанавливающих дисахаридов; сахароза; номенклатура; отношение к гидролизу, окислению катионами серебра (I) и меди (II).
- •Полисахариды: классификация; принцип строения гомополисахаридов на примере крахмала (амилоза, амилопектин), тип гликозидной связи; отношение крахмала к гидролизу.
- •Полисахариды: классификация; принцип строения на примерах декстранов, инулина, пектиновых веществ, типы гликозидной связи.
- •Полисахариды: строение целлюлозы; простые и сложные эфиры целлюлозы – ацетаты, нитраты, метил–, карбоксиметил– и диэтиламиноэтилцеллюлоза.
- •Производные пятичленных азотсодержащих ароматических гетероциклов: пиразолон и его таутомерия, лекарственные средства на основе пиразолона–3; гистидин, гистамин, бензимидазол, дибазол.
- •Шестичленные кислородсодержащие гетероциклы с одним гетероатомом: бензопироны – хромон, кумарин, флавон; флавоноиды – лютеолин, кверцетин; цианидиновая проба; катехины (вопр. 18).
- •Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: гидрокси– и аминопроизводные пиримидина (урацил, тимин, цитодин) – электронное строение, лактим–лактамная таутомерия.
- •Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: барбитуровая кислота – синтез, виды таутомерии, кислотные свойства; производные барбитуровой кислоты – барбитал, фенобарбитал.
- •Конденсированные гетероциклы: электронное строение, кислотно–основные свойства, таутомерия пурина; гидрокси– и аминопроизводные пурина – гипоксантин, ксантин, их таутомерия.
- •Конденсированные гетероциклы: мочевая кислота, ее электронное строение, лактим–лактамная таутомерия, кислотные свойства; соли мочевой кислоты (ураты); мурексидная проба.
- •Конденсированные гетероциклы: пурин – строение, ароматичность; производные пурина – аденин, гуанин, их таутомерия (вопр. 22).
- •Нуклеозиды: строение, классификация, номенклатура; отношение к гидролизу.
- •Нуклеотиды: строение, номенклатура, отношение к гидролизу.
- •Нуклеотидные коферменты: атф–строение, отношение к гидролизу.
- •Нуклеиновые кислоты: рнк и днк, первичная структура.
- •Алкалоиды: химическая классификация; основные свойства, образование солей. Представители: хинин, никотин, атропин.
- •Алкалоиды: метилированные ксантины (кофеин, теофиллин, теобромин); кислотно-основные свойства; их качественные реакции.
- •Алкалоиды: группа пиридина (никотин, анабазин) – строение, реакционная способность, общие реакции алкалоидов.
- •Алкалоиды: группа хинолина (хинин) – строение, талейохинная проба, основные свойства, образование солей.
- •Алкалоиды: группа изохинолина и фенантренизохинолина (папаверин, морфин, кодеин) – строение, основные свойства, характеристика реакционной способности.
- •Алкалоиды: группа тропана (атропин, кокаин) – строение, основные свойства, характеристика реакционной способности.
- •Липиды: триацилглицерины – принцип строения, номенклатура, реакционная способность (гидролиз, гидрогенизация, окисление), аналитические характеристики (иодное число, число омыления).
- •Липиды: фосфатидная кислота – строение; фосфолипиды (фосфатидилколамины, фосфатидилхолины) – состав, строение, гидролиз.
- •Терпены и терпеноиды: состав, химическое и пространственное строение производных ментана (ментол, терпин), их реакционная способность.
- •Терпены и терпеноиды: состав и строение бициклических монотерпенов (-пинен, борнеол, камфора), их реакционная способность.
- •Терпены и терпеноиды: классификация по числу изопреновых звеньев; дитерпены и тетратерпены (ретинол, ретиналь, β–каротин) – строение, реакционная способность.
- •Стероиды: родоначальные углеводороды (эстран, андростан, прегнан, холан, холестан); стереоизомерия, цис–транссочленение циклогексановых колец, –,β–стереохимические ряды.
- •Стероиды: производные холестана (стерины) – холестерин, эргостерин, витамин d2: номенклатура, строение, характеристика реакционной способности.
- •Производные холана (желчные кислоты): холевая и дезоксихолевая кислоты; гликохолевая и таурохолевая кислоты; их дифильный характер; строение, номенклатура, реакционная способность.
- •Производные прегнана (кортикостероиды): дезоксикортикостерон, гидрокортизон, преднизолон; строение, номенклатура, характеристика реакционной способности.
- •Производные эстрана (эстрогенные гормоны): эстрон, эстрадиол, эстриол; строение, номенклатура, характеристика реакционной способности.
- •Производные андростана (андрогенные гормоны): тестостерон, андростерон; строение, номенклатура, характеристика реакционной способности.
- •Агликоны сердечных гликозидов: дигитоксигенин, строфантидин; общий принцип строения и реакционная способность сердечных гликозидов.
-
Нуклеиновые кислоты: рнк и днк, первичная структура.
Нуклеиновые кислоты занимают исключительное место в процессах жизнедеятельности живых организмов. Они осуществляют хранение и передачу генетической информации и являются инструментом, с помощью которого происходит управление биосинтезом белков.
Нуклеиновые кислоты представляют собой высокомолекулярные соединения (биополимеры), построенные из мономерных единиц — нуклеотидов, в связи с чем нуклеиновые кислоты называют также полинуклеотидами.
Структура каждого нуклеотида включает остатки углевода, гетероциклического основания и фосфорной кислоты. Углеводными компонентами нуклеотидов являются пентозы: D-рибоза и 2-дезокси-D-рибоза.
По этому признаку нуклеиновые кислоты делятся на две группы:
• рибонуклеиновые кислоты (РНК), содержащие рибозу;
• дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксирибозу.
ДНК содержатся в основном в ядрах клеток, РНК преимущественно находятся в рибосомах, а также протоплазме клеток. ДНК играют главную роль в передаче наследственных признаков (генетической информации). РНК участвуют в управлении процессом биосинтеза белка. Наиболее известны три вида клеточных РНК:
• матричные (мРНК);
• рибосомные (рРНК);
• транспортные (тРНК).
Первичная структура нуклеиновых кислот. ДНК и РНК имеют общие черты в структуре макромолекул:
• каркас их полинуклеотидных цепей состоит из чередующихся пентозных и фосфатных остатков;
• каждая фосфатная группа образует две сложноэфирные связи: с атомом С-З' предыдущего нуклеотидного звена и с атомом С-5' — последующего нуклеотидного звена;
• нуклеиновые основания образуют с пентозными остатками N-гликозидную связь.
Приведено строение произвольного участка цепи ДНК, выбранного в качестве модели с включением в нее четырех основных нуклеиновых оснований — гуанина (G), цитозина (С), аденина (А), тимина (Т). Принцип построения полинуклеотидной цепи РНК такой же, как и у ДНК, но с двумя отличиями: пентозным остатком в РНК служит D-рибофураноза, а в наборе нуклеиновых оснований используется не тимин (как в ДНК), а урацил.
(!) Один конец полинуклеотидной цепи, на котором находится нуклеотид со свободной 5'-ОН-группой, называется 5'-концом. Другой конец цепи, на котором находится нуклеотид со свободной З'-ОН-группой, называется З'-концом.
Нуклеотидные звенья записываются слева направо, начиная с 5'-концевого нуклеотида. Запись строения цепи РНК осуществляется по таким же правилам, при этом буква «d» опускается.
С целью установления нуклеотидного состава нуклеиновых кислот проводят их гидролиз с последующей идентификацией полученных продуктов. ДНК и РНК ведут себя по-разному в условиях щелочного и кислотного гидролиза. ДНК устойчивы к гидролизу в щелочной среде, в то время как РНК очень быстро гидролизуются до нуклеотидов, которые, в свою очередь, способны отщеплять остаток фосфорной кислоты с образованием нуклеозидов. N-Гликозидные связи устойчивы в щелочной и нейтральной средах. Поэтому для их расщепления используется кислотный гидролиз. Оптимальные результаты дает ферментативный гидролиз с использованием нуклеаз, в том числе и фосфодиэстеразы змеиного яда, которые расщепляют сложноэфирные связи.
Наряду с нуклеотидным составом важнейшей характеристикой нуклеиновых кислот является нуклеотидная последовательность, т. е. порядок чередования нуклеотидных звеньев. Обе эти характеристики входят в понятие первичная структура нуклеиновых кислот.
Первичная структура нуклеиновых кислот определяется последовательностью нуклеотидных звеньев, связанных фосфодиэфирными связями в непрерывную цепь полинуклеотида.
Общий подход к установлению последовательности нуклеотидных звеньев заключается в использовании блочного метода. Сначала полинуклеотидную цепь направленно расщепляют с помощью ферментов и химических реагентов на более мелкие фрагменты (олигонуклеотиды), которые расшифровывают специфическими методами и по полученным данным воспроизводят последовательность строения всей полинуклеотидной цепи.
Знание первичной структуры нуклеиновых кислот необходимо для выявления связи между их строением и биологической функцией, а также для понимания механизма их биологического действия.
Комплементарность оснований лежит в основе закономерностей, которым подчиняется нуклеотидный состав ДНК. Эти закономерности сформулированы Э. Чаргаффом:
• количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых оснований;
• количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина;
• количество оснований, содержащих аминогруппу в положениях 4 пиримидинового и 6 пуринового ядер, равно количеству оснований, содержащих в этих же положениях оксогруппу. Это означает, что сумма аденина и цитозина равна сумме гуанина и тимина.
Для РНК эти правила либо не выполняются, либо выполняются с некоторым приближением, поскольку в РНК содержится много минорных оснований.
Комплементарность цепей составляет химическую основу важнейшей функции ДНК — хранения и передачи наследственных признаков. Сохранность нуклеотидной последовательности является залогом безошибочной передачи генетической информации. Изменение последовательности оснований в любой цепи ДНК приводит к устойчивым наследственным изменениям, а следовательно, и к изменениям в строении кодируемого белка. Такие изменения называют мутациями. Мутации могут происходить в результате замены какой-либо комплементарной пары оснований на другую. Причиной такой замены может служить сдвиг таутомерного равновесия.
Например, в случае гуанина сдвиг равновесия в сторону лактимной формы обусловливает возможность образования водородных связей с необычным для гуанина основанием — тимином и возникновение новой пары гуанин—тимин вместо традиционной пары гуанин—цитозин.
Замена «нормальных» пар оснований передается затем при «переписывании» (транскрипции) генетического кода с ДНК на РНК и приводит в итоге к изменению аминокислотной последовательности в синтезируемом белке.