Биологически важные гетероциклы Гетероциклические соединения это

Биологически важные гетероциклы

Гетероциклические соединения – это циклические соединения, в кольцо которых кроме атомов углерода входят один или несколько атомов других элементов (гетероатомов): O, S, N.

Нумерация в гетероциклах 1. устойчивы 5 - и 6 - членные циклы 2. нумерация - от гетероатома, чтобы заместитель имел наименьший номер 3. если несколько гетероатомов: старшинство гетероатомов O S N 4 3 2 1 Тиазол

Классификация гетероциклических соединений

1. По природе гетероатома Тиофен Пиррол Фуран

2. По размеру цикла Пиридин Пиррол

3. По степени насыщенности цикла Пирролин Пирролидин

4. По числу гетероатомов и их взаимному расположению 3 2 1 Пиразол Пиррол 1 Имидазол

5. С одинаковыми или разными гетероатомами N Имидазол Тиазол Оксазол

6. По числу циклов Индол

Классификация гетероциклов Пурин Пиримидин Ядро пиримидина Имидазол Ядро имидазола

7. По кислотно-основным свойствам Кислотные основные амфотерные

Биологически важные азотсодержащие ароматические гетероциклические соединения

Характеристика: Пиррол 1. Пятичленный 2. 3. 4. . 2 + 2 К 2 + Н 2 К

Биологическая роль пиррола: Является основой макроциклических порфириновых комплексов:

Биологическая роль пиррола Пиррол Гем

СН СН

2 - пиррол Анион порфирина

2 - Fe 2+ - гем (гемоглобин) Mg 2+ - хлорофилл Zn 2+ - пероксидаза Fe 2+Fe 3+ - цитохромы

Гемоглобин и его производные

Гемоглобин и его производные (белок)

Гемоглобин и его производные

Пиридин + Характеристика: 1. 2. . НСl + Сl Н Хлорид пиридиния

Биологическая роль пиридинавходит в состав: 1. витамина РР никотиновой кислоты и никотинамида Никотиновая кислота Никотинамид 2. кофермента НАД + 3. пиридоксальфосфата, участвующего в биологических реакциях аминокислот

Имидазол Характеристика: 1. 2. .

Имидазол Пиридиновый (основные свойства) + HCl Пиррольный (кислотнные св-ва) - H 2 +K

Биологически важные производные имидазола -аминокислота гистидин -биогенный амин гистамин

Пиримидин Характеристика: 1. 2. .

Важнейшие природные производные пиримидина – нуклеиновые основания Урацил Цитозин Тимин

Таутомерия гетероциклических соединений ( ПРОТОТРОПНАЯ ) кето-енольная OH O: C C H H H амино-иминная C C NH 2 H C NH

Урацил лактим-лактамная лактим лактам

Пурин 6 Характеристика: 1. 2. . 7 5 1 2 8 4 3 Ядро пиримидина 9 Ядро имидазола

Пурин входит в состав пуриновых оснований НК Аденин Гуанин

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты 1868. Ф. Мишер выделил НК Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) –это биополимеры ДНК - самая длинная молекула в нашем организме

Биологическая роль НК содержатся в каждой клетке ДНК- в ядре n n синтез белка передача наследственных признаков РНК - в рибосомах протоплазмы • синтез белка

Нуклеиновые кислоты (НК) - это биополимеры- полинуклеотиды -(НУК 1 – НУК 2 – НУК 3 -)n

Нуклеотид образован остатками трех веществ 1. Углеводом - пентозой 2. Азотсодержащим гетероциклом (азотистые основания) 3. Фосфорной кислотой

О НО-Р-ОСН 2 ОН О N-основание пентоза нуклеозид нуклеотид

Состав нуклеотидов рибонуклеотиды РНК дезоксирибонуклеотиды ДНК Рибоза углевод (ß-Д-рибофураноза) Пуриновые А, Г Пиримидиновые У, Ц к Н 3 РО 4 Дезоксирибоза 2 -дезокси- ß-Д- рибо фураноза) азотистые основания остаток фосфорной кислоты Пуриновые А, Г Пиримидиновые Т, Ц Н 3 РО 4

Образование нуклеозидов О пентоза + Азотистое основание

ß-Д-рибофураноза

+ -Н 2 О ß-Д-рибофураноза

-Н 2 О 1' N-гликозидная связь Аденозин, А В пентозе атомы углерода нумеруются со штрихом: 1'

+ ß-Д-рибофураноза Nгликозид ная связь -Н 2 О Аденозин, А

-Н 2 О Тимидин d. T

Номенклатура нуклеозидов Пуриновые Пиримидиновые Название гетероцикла + озин + идин Аденозин (А) Уридин (U) Дезоксигуанозин (d. G) Дезоксицитидин (d. C)

Образование нуклеотидов Н 3 РО 4 + Нуклеозид

О НО-Р-ОН + ОН 5 -Н 2 О

Аденозин – 5/-фосфат (р. А) (как фосфат нуклеозида) 5, адениловая кислота (р. А) (как кислота)

О НО-Р-ОН + ОН -Н 2 О 1. Аденозин – 5/-фосфат (р. А) (как фосфат) 2. 5, --адениловая кислота (р. А) (как кислота)

АДЕН ОЗИН -3 – ФОСФАТ (Ар) 3/-адениловая кислота (Ар)

Аденозин -3 , 5 – циклофосфат (с. А) ОН НО-Р=О ОН

Образование динуклеотидов и полинуклеотидов

О НО-Р ОН A C Фрагмент первичной структуры ДНК

Р Первичная структура НК U УВ Р C УВ Р G УВ Р A УВ

Номенклатура сокращения ДНК d(Ap – Cp – Gp – Tp) d(A – C – G – T) РНК (A – C – G – U)

Вторичная структура ДНК Двойная спираль (Уотсон, Крик, 1953) Принцип комплементарности NH O C А Г NH 5/ → 3 / 3/ → 5 / Т Ц N

Правило Чаргаффа 1. Количество пуриновых оснований соответствует числу пиримидиновых 2. Количество А = Т, 3. А + Ц = Г + Т Г=Ц

Аденин Цепь1 Тимин Цепь2

Гуанин Цепь2 Цепь1 Цитозин Цепь

Нуклеозидполифосфаты моно (АМФ – аденозин-5/-фосфат, аденозинмонофосфат) ди- (АДФ – аденозин-5/-дифосфат) три- (АТФ- аденозин-5/-трифосфат)

Нуклеозидполифосфаты АТФ + Н 2 О Н 3 РО 4 + АДФ Δ Н = - 33 к. Дж/моль

Гидролиз НК Нуклеопротеиды + H 2 O H + Нуклеиновая кислота Белок + H 2 O H + Нуклеотид + H 2 O H + Нуклеозид H 3 PO 4 + H 2 O H + Азотистое основание: 1) Пуриновые 2) Пиримидиновые Моносахарид (пентоза) Рибоза Дезоксирибоза