Материал: химия биополимеров часть 3

4. Определите область значений рН, в котором находиться изоэлектрическая точка трипептида аргинилметионилизолейцина (АРГ-МЕТ-ИЛЕ). К какому электроду (аноду или катоду) будет перемещаться трипептид при рН 7?

Литература Основная литература

1. Тюкавкина Н. А. Биоорганическая химия [Электронный ресурс] : учебник. Глава 12. α-Аминокислоты, пептиды и белки / Тюкавкина Н.А., Бауков Ю. И., Зурабян С. Э. // Москва : Гэотар-Медиа, 2014. – 416 с. Режим доступа : http://www.studmedlib.ru/ru/book/ISBN9785970427835.html

Дополнительная литература

1. Биоорганическая химия [Электронный ресурс] : руководство к практическим занятиям / под ред. Н. А. Тюкавкина // Москва : Гэотар-Медиа, 2014. – 168 с. Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/ru/book/ISBN9785970428214.html

2. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии : учеб. пособие для студентов вузов / под ред. Н. А. Тюкавкина // Москва : ДРОФА, 2006. – 319 с.

3. Тюкавкина Н. А. Биоорганическая химия: учеб. для студентов [мед.] вузов / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков // Москва : Дрофа, 2005. – 542 с.

Электронные образовательные ресурсы

Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

1. Электронная библиотека ОмГМУ: http://weblib.omsk-osma.ru;

2. Электронно-библиотечная система «КнигаФонд»: http://www.knigafund.ru;

3. ЭБС «Консультант студента. Электронная библиотека медицинского вуза» http://www.studmedlib.ru;

4. Научная электронная библиотека: http://elibrary.ru/defaultx.asp;

5. База данных Scopus: http://www.scopus.com.

1.6 Биологически важные азотсодержащие гетероциклические соединения

Гетероциклическими соединениями называются соединения, в цикле которых кроме атомов углерода содержатся атомы других элементов (гетероатомы).

Гетероциклические соединения входят в состав важнейших природных веществ: красящих веществ крови и растений (гемина и хлорофилла), нуклеиновых кислот, многих витаминов, антибиотиков, алкалоидов и др. Практически вся фармацевтическая химия является химией гетероциклических соединений.

Классификация гетероциклических соединений:

1. В зависимости от природы гетероатома различают азот-, кислород- и серосодержащие гетероциклические соединения.

1. По числу атомов в гетероцикле их делят на трех-, четырех-, пяти-, шестичленные и т.д.

2. По степени насыщенности все гетероциклические соединения могут быть отнесены к насыщенным, ненасыщенным и ароматическим.

Наибольшее значение имеют ароматические пяти-, шестичленные и конденсированные гетероциклические соединения. Для них типична высокая устойчивость гетероциклического кольца.

Гетероциклические соединения чаще всего носят тривиальные названия.

Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом:

В эту группу входят пиррол, фуран и тиофен.

Пиррол

Пиррольное ядро входит в состав многих биологически важных соединений.

Производные пиррола:

Индол – конденсированное гетероциклическое соединение, в состав которого входят бензольное и пиррольные ядра. Образуется при гниении белков.

Индол

Cкатол

Скатол – ядовитое вещество, образуется при гниении белков.

Триптофан

Триптофан – -аминокислота, которая входит в состав полипептидов растительных и животных организмов.

Важнейшим направлением в метаболизме триптофана является гидроксилирование, в результате чего получается 5-гидрокситриптофан, который при декарбоксилировании преобразуется в серотонин (биогенный амин).

5-окситриптофан Серотонин

Серотонин – медиатор нервных процессов в ЦНС. Нарушение его нормального обмена в организме ведет к шизофрении.

В норме серотонин окисляется в 5-гидроксииндолилуксусную кислоту и выводится с мочой.

HO

Серотонин 5-Гидроксииндолилуксусная кислота

Другой путь метаболизма триптофана – превращение его в индолилуксусную кислоту (гетероауксин).

фермент

Триптофан Триптамин

Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами:

Имидазол

Имидазольное кольцо входит в состав пуриновых оснований, некоторых аминокислот и алкалоидов.

Гистидин

Гистидин входит в состав многих белков, в том числе глобина.

Гистидин в организме подвергается декарбоксилированию.

фермент

- CO₂

Гистидин Гистамин (биогенный амин)

Тиазол

Тиазольный цикл входит в состав витамина В₁ (тиамина) и кофермента кокарбоксилазы.

Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом:

Пиридин

Пиридиновое ядро встречается во многих алкалоидах, входит в состав некоторых витаминов группы В.

Никотиновая кислота

Никотиновая кислота и ее амид - никотинамид получили известность как две формы витамина РР, применяющегося в медицине для лечения пеллагры.

Амид никотиновой кислоты

Никотинамид является составной частью ферментных систем, ответственных за окислительно-восстановительные процессы в организме, а диэтиламид никотиновой кислоты - кордиамин служит эффективным стимулятором ЦНС.

Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами:

Пиримидин

Производные пиримидина объединяются в группу пиримидиновых оснований. К ним относятся урацил, тимин, цитозин.

Триптамин Индолилуксусная кислота

Четыре пиррольных кольца образуют циклическую сопряженную систему, называемую порфином, которая входит в состав хлорофилла, гемоглобина, цитохромов.

Гемоглобин эритроцитов состоит из гема и растворенного в воде белка глобина.

Состав гема:

1. 4 пиррольных цикла;

1. 4 метиновых мостика (- СН=);

2. 4 радикала метил (- СН₃);

3. 2 радикала винил (- СН=СН₂);

4. 2 остатка пропионовой кислоты (- СН₂-СН₂-СООН);

5. Ион Fe²⁺.

Гем

Ион Fe²⁺ находится в центре плоского порфиринового квадрата и связан с четырьмя атомами азота пиррольных колец. Пятым лигандом иона Fe²⁺ является остаток аминокислоты гистидина, шестое координационное место занимает кислород. Биологическая роль гемоглобина заключается в переносе кислорода в животном организме от легких к тканям. Помимо кислорода шестое координационное место могут занимать другие лиганды. В частности, действие оксида углерода (II) как дыхательного яда связано с тем, что он гораздо прочнее связывается с ионом Fe²⁺, чем кислород и, таким образом, блокирует действие гемоглобина.

Фуран

Кольцо фурана входит в состав лекарственных средств, например, фурацилина и фуразолидона. Они эффективны при гнойно-воспалительных процессах, вызываемых микроорганизмами (дизентерии, брюшном тифе и т.д.).

Тиофен

Производным тетрагидротиофена является биотин (витамин Н), отсутствие которого в пище нарушает обмен белков и липидов в организме и ведет к кожным заболеваниям. Производные тиофена входят в состав ихтиоловой мази, оказывающей противовоспалительное, антисептическое и местное обезболивающее действие.