Гетеролитический тип разрыва связи (неравный, ионный) –образуются две разнозаряженные частицы: электрофил (катион) и нуклеофил( анион). Характерен для ковалентных одинарных полярных связей.
СН 3 | ••С 1 ——> СН3 + +С 1—
Общая электронная пара переходит на орбиталь более электроотрицательного атома, частица приобретает отрицательный заряд. Атом, потерявший свой электрон, имеет свободную орбиталь и приобретает положительный заряд.
Гетерополисахариды (ГАГ, гликозаминогликаны, мукополисахариды)-
высокомолекулярные соединения, образованные в организме человека двумя видами
моносахаридов - уроновыми |
кислотами( |
глюкуроновой или идуроновой) |
и |
|
N-ацетилированнымиаминосахарами– 2-N- |
ацетилглюкозамином и |
2-N- |
||
ацетилгалактозамином. Гетерополисахариды – компоненты межклеточного вещества, матрикса соединительной ткани. Наибольшее значение имеют гиалуроновая кислота,
хондроитинсерная кислота (хондроитинсульфат) и гепарин
Построены из повторяющихся дисахаридных единиц, которые часто называют «биозный фрагмент». В таблице приведены данные о составе и типах связей в биозных фрагментах основных представителейтканевых ГАГ.
|
Состави типы связей в гликозаминогликанах |
||
|
|
|
Тип связи в |
класс |
состав |
|
биозном |
|
|
|
фрагменте |
|
|
|
|
Гиалуроновая |
Д- глюкуроновая кислота |
Бета-1,3 |
|
кислота |
N-ацетилглюкозамин |
|
|
|
|
|
|
Хондроитин |
Д- глюкуроновая кислота |
Бета-1,3 |
|
-4-сульфат |
N-ацетил- Д- галактозамин-4- |
|
|
(ХС-4) |
сульфат |
|
|
Хондроитин-6- |
Д- глюкуроновая кислота |
Бета-1,3 |
|
сульфат (ХС-6) |
N-ацетил- Д- галактозамин-6- |
|
|
|
сульфат |
|
|
Гепарин |
Д- глюкуронат-2-сульфат |
Альфа-1,4 |
|
|
N-ацетил- Д- глюкозамин-6- |
|
|
|
сульфат |
|
|
|
|
56 |
|
Таблица 1
Тип связи между биозными фрагментами
Бета-1.4
Бета-1,4
Бета-1.4
Альфа-1.4
Гиалуроновая кислота – представитель гетерополисахаридов. Состоит из глюкуроновой кислоты и N - ацетилглюкозамина,соединенных (β -1,3)- гликозидной связью в биозный фрагмент, который повторяется по всей длине полимерной цепи. Молекулярная масса колеблется в пределах (1,3 -1,6) млн.Д.
Ограничено растворима в воде, |
образует вязкие растворы, не растворима в |
||||||||||||||||||||||||
спирте, эфире, других органических растворителях. |
|
С |
белками получаются |
||||||||||||||||||||||
комплексы,нерастворимые в кислой среде. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
CH2OH |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
O |
|
|
H |
|
H |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
H |
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
H |
|
H |
|
|
H |
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
H |
|
OH |
|
|
H |
|
|
|
NH |
|
|
|
|
|
|
n |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. D-глюкуроновая кислота(β 1→3) |
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
2. N-ацетил-D- |
глюкозамин(β 1→4) |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Биозный |
|
|
фрагмент гиалуроновой кислоты |
||||||||||||||
Широко распространена в живой природе: присутствует у микроорганизмов (капсулы гемолитического стрептококка, стафилококка), в тканях и жидкостях животных и человека( стекловидное тело глаза, суставная жидкость, рыхлая соединительная ткань, кожа, пуповина, стенки сосудов, почечные канальцы, мембрана яйцеклетки и др.) Служит смазочным материалом в суставах, придает тканям эластичность и устойчивость к сжатию, оказывает сопротивление перемещению воды под действием внешних сил. Участвует в создании проницаемости по типу молекулярного сита сосудов, почечных канальцев, тканей полости рта (на этом свойстве основан трансбукальный и сублингвальный тип всасывания лекарственного препарата в полости рта) трансбукальный( –через щеку, сублингвальный -под язык). Входит в состав многих косметических средств и лекарственных препаратов при лечении трофических язв, шрамов и тому подобных нарушений.
Гибридизация атомных орбиталей. Квантово - химический способ описания перестройки электронных орбиталей атома в составе молекулы по сравнению со свободным атомом. Гибридизацией называют образование одинаковых по энергии и форме орбиталей атома в результате сложения различных по энергии и форме орбиталей при возбуждении этого атома. Гибридизованные орбитали называются эквивалентными (имеют одинаковые энергетические характеристики и взаимное
57
пространственное расположение). Название гибридных орбиталей определяется числом и типом складываемых орбиталей. Четыре одинаковые орбитали атома углерода образуются из одной 2s и трех 2р орбиталей, поэтому обозначаются как sр3. Гибридные орбитали атомов углерода, азота в органических соединениях всегда образуют одинарные σ- связи,а негибридные электроны участвуют в образовании π –
связи.(см. Пространственная организация биоорганических молекул)
Гидроксикарбоновые кислоты (оксикарбоновые кислоты). Содержат функциональную гидроксильную группу. В природе встречаютсямоно - , ди -,
трикарбоновые кислоты,содержащие одну или несколько гидроксильных групп. (см .)
3-Гидроксибутановая кислота( β-оксибутановая, β -оксимасляная) С4Н8О3.
Гигроскопичный |
сироп, |
при |
длительном |
высушивании |
кристаллизуется. |
|||
В биохимических реакциях in vivo два вида превращений имеют важное значение для |
||||||||
протекания обмена веществ: |
|
|
|
|
|
|
||
1. Реакция окисления (образуется |
3 –оксобутановая кислота) |
|
||||||
2. Реакция дегидратации(образуется |
транс - 2бутеновая- |
,кротоновая-кислота) |
||||||
Окисление |
|
|
|
фермент |
|
|
||
СН3 – СН –СН2- СООН +НАД + |
<————> СН3 – С –СН2-СООН +НАДН +Н + |
|||||||
|
| |
|
|
|
|
|| |
|
|
|
ОН |
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
3-оксобутановая |
кислота |
|
|
|
|
|
|
|
(ацетоуксусная) |
||
|
Дегидратация |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
3 |
2 1 |
|
фермент |
|
|
|
|
СН3 – СН –СН2-СООН<—————СН> |
3 – СН= СН-СООН+Н 2О |
|||||||
|
| |
более сильный |
|
|
|
|
|
|
|
ОН кислотный |
центр |
|
транс-2-бутеновая (кротоновая)кислота |
||||
В таком же направлении проходит реакция in vitro ( по правилу Попова-Зайцева). |
|
Дегидратация 3-гидроксибутановой кислоты относится к реакциям элиминирования. |
|
Издвух возможных изомеров образуется только один, |
поскольку атомы водорода, |
связанные с атомом углерода С-2 являются более |
подвижными. Вследствие |
акцепторного действия карбоксильной группы у атома С-2 образуетсяболее сильный кислотный центр, чем у С-4.Реакция обратима, при гидратации кротоновая кислота превращается в 3гидроксибутановуюкислоту
58
СН 3 – СН –СН2-СООН |
|
|
СООН |
|
|
|
|
|
|
|
||||
| |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
ОН |
|
|
|
|
|
СН2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3-гидроксибутановая кислота |
|
|
|
| |
|
L -3-гидроксибутановая кислота |
||||||||
(ß-оксимасляная) |
|
|
НО– |
*С –Н |
β |
( |
-гидроксимасляная) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СН |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
В организме |
человекаβ |
- оксимасляная кислота образуется в связанном |
||||||||||||
состоянии с белком-ферментом в |
процессе биосинтеза высших карбоновых кислот, |
|||||||||||||
L –стереоизомер синтезируется в |
печени и в |
свободном виде выделяется в кровь, |
||||||||||||
поступает в мышцы и |
выполняет энергетические функции, |
участвуя в |
реакциях |
|||||||||||
цикла Кребса. Эта |
биологическая функция обозначается как «кетоновое тело». (см. |
|||||||||||||
Моногидроксикарбоновые кислоты. |
Приложение. |
Константы |
кислотности |
|||||||||||
карбоновых кислот) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4-Гидроксибутановая( |
ГОМК, |
γ |
– оксимасляная |
|
|
кислота). |
Изомер |
|||||||
3-гидроксибутановой |
(β-оксимасляной) |
кислоты. |
В |
|
организме |
человека |
||||||||
γ - оксимасляная |
кислота |
образуется |
в нейронах мозга, является медиатором |
|||||||||||
торможения центральной нервной системы. В слабо кислой |
среде |
превращается |
||||||||||||
в циклический сложный эфир - лактон |
(бутиролактон) |
в |
процессе |
|||||||||||
внутримолекулярной реакции дегидратации. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
СН 2– СН2 –СН2- СООН |
|
|
|
Н2 С —— СН2 |
|
|
|
|
||||||
| |
|
|
————> |
| |
| |
|
|
+ |
|
|
Н2 О |
|||
ОН |
|
|
Н |
|
|
2 С |
С |
=О |
бутиролактон |
|||||
О
Используется как лекарственный препарат только в виде соли натрия оксибутирата (Natrii oxybutyras), чтобы исключить образование лактона, поскольку лактон не обладает фармакологическом эффектом.
СН2– СН2 –СН2- СООNa |
γ |
– гидроксибутират ( ГОМК– Na) |
|
| |
|
|
|
ОН |
|
|
|
Следует помнить, что при изменении значения рН крови в кислую сторону (что |
|||
часто встречается |
при недостатке |
кислорода) происходит превращение натрия |
|
оксибутирата в γ |
- оксимасляную |
кислоту , которая сразу образует неактивный |
|
бутиролактон иэффективность действия препарата снижается.
59
Гидролиз- химическая реакция с участием воды. В биоорганических соединениях гидролизу подвергаются сложноэфирные, амидные, пептидные, гликозидные, ангидридныесвязи. Относится к реакциям нуклеофильного замещения.Биохимические реакции гидролиза проходят с участием ферментов - гидролаз. Гидролитические ферменты имеют окончание «аза». В первую очередь, это многочисленные АТФ-гидролазы (АТФ-азы). Гидролитические ферменты
обеспечивают основные |
реакции при |
переваривании |
пищевых продуктов |
в желудочно-кишечном |
тракте( белков, |
липидов, поли |
- и олигосахаридов), |
локализованы в лизосомах, защиту от микроорганизмов в полости рта осуществляют РНК-азы, ДНК-азы слюны,
Гидрофильный (гречhyd όr -вода, |
влага, |
ρhίlεό-люблю). В |
отношении |
||
вещества- |
способность растворяться в воде, |
в отношении части |
молекулы - |
||
смачивается |
водой , в отношении ткани-способность |
задерживать, |
накапливать |
||
воду. Гидрофильные органические соединения содержат полярные функциональные группы: ОН, СООН, NH2 (спирты, углеводы, карбоновые кислоты, амины, аминокислоты, белки). В гомологических рядах гидрофильность убывает. Ионизация амино – и карбоксильных групп увеличивает гидрофильность.
Гидрофобный (гречhydόrвода, р hobosстрах, ужас). В |
отношении вещества |
||
- нерастворимость в воде, в отношении части молекулы -не |
смачивается |
водой. |
|
Гидрофобные органические соединения |
содержат сложноэфирные |
группы, |
|
углеводородные радикалы (к ним относятся алканы, алкены, циклоалканы,
холестерин, стероидные гормоны), карбоароматические |
циклы (бензол, нафталин, |
||
антрацен и их производные ).Гидрофобность |
увеличивается в гомологических рядах. |
||
Гидрохинон (см.хиноны ). |
|
|
|
Гипоксантин –пуриновое |
основание |
С5Н4N4O. |
Бесцветные кристаллы. |
Т разлож. 1500С, плохо растворим в холодной воде, хорошо горячей. Возможны две |
|||
таутомерные формы: лактимная (6-гидроксипурин) и лактамная (6-оксопурин), |
|
которая являетсяболее |
устойчивой в кристаллах. |
|
O |
|
|
HN |
N |
|
|
|
|
N |
N |
|
H |
|
6- |
оксопурин |
|
60