А. Важнейшие классы соединений

Подавляющее большинство биомолекул являются производными более простых соединений четырёх химических элементов-неметаллов: кислорода (O), азота (N), серы (S) и фосфора (Р). Многие биохимически важные соединения кислорода, азота и серы могут рассматриваться как производные водорода (H2O, NH3, H2S). В биологических системах фосфор встречается главным образом в форме производных фосфорной кислоты H3PO4.

При замене одного или нескольких атомов водорода в указанных выше соединениях на группировку R, например на алкильную группу, получают производные типа R-XHn-1, R-XHn-2-R’ и т.д. Так, например, спирты (R—OH) и простые эфиры (R—O—R’) формально можно рассматривать как производные воды, первичные (R—NH2), вторичные (R—NH—R’) и третичные (R—N==R’R’’) амины — как производные аммиака, а тиоспирты (R—SH) — как производные сероводорода. Многие органические вещества содержат полярные группировки, такие, как —OH и —NH2. Поскольку эти группировки существенно более реакционноспособны по сравнению с углеводородными боковыми цепями, они носят название функциональных групп.

Новые функциональные группы образуются при окислении приведённых выше соединений. Так, при окислении тиоспиртов образуются дисульфиды (R—S—S—R’), при окислении первичных спиртов (RCH2—OH) — альдегиды (R—CO—Н), а затем карбоновые кислоты (R—СООН), а при окислении вторичных спиртов — кетоны (R—CO—R’). Для этих кислородсодержащих соединений характерно наличие карбонильной группы (C==O).

Присоединение спиртов по карбонильной группе альдегидов приводит к образованию полуацеталей (R—O—СНОН—R’). Примеры полуацеталей — циклические формы моносахаридов (см. Молекулярные модели ДНК и тРНК). Окисление полуацеталей приводит к получению эфиров карбоновых кислот. Особенно важное значение имеют карбоновые кислоты и их производные, которые формально образуются путём замены OH-группы на другие группировки. В действительности они получаются в результате нуклеофильного замещения активированных промежуточных соединений с отщеплением молекулы воды (см. Аминокислотный анализ). Так, из карбоновых кислот и спиртов образуются сложные эфиры (R—O—CO—R’), например жиры (см. Механизмы регуляции метаболических процессов). Аналогичным образом из карбоновых кислот и тиоспиртов получаются тиоэфиры (R—S—CO—R’). Последние играют важную роль в метаболизме карбоновых кислот. Известным соединением этого типа является ацетилкофермент А (ацетил-КоА) (см. АТФ).

Продуктом конденсации карбоновых кислот и первичных аминов являются амиды карбоновых кислот (R—NH—CO—R’). Поскольку остатки аминокислот в пептидах и белках связаны амидной связью, этот тип связи носит название пептидной (см. Гликолиз).

Фосфорная кислота H3PO4 — трёхосновная кислота, т. е. содержит три гидроксильные группы, способные отдавать три Н+-иона. В физиологических условиях по крайней мере одна из трёх групп полностью диссоциирована. Другие две группы могут быть связаны со спиртами фосфоэфирной связью, образуя монозамещённые RO—PO(OH)2 и, соответственно, дизамещённые эфиры RO—PO(OH)—OR’ фосфорной кислоты. Монозамещённые эфиры принимают участие в метаболизме углеводов, а фосфодиэфирные группы присутствуют в липидах (см. Контроль транскрипции) и нуклеиновых кислотах (см. Цикл мочевины).

При взаимодействии двух молекул кислот образуются ангидриды, причём образование ангидридной связи требует больших затрат энергии. Поэтому фосфоангидридные связи играют очень важную роль в клетке, обеспечивая накопление и высвобождение химической энергии (см. АТФ). Смешанные ангидриды карбоновых и фосфорной кислот также являются макроэргическими соединениями, принимающими участие в клеточном метаболизме.


Основы биохимии. Общая химия / Биомолекулы

Следущая статья   |   — Вернуться в раздел


Introductory Chemistry: Concepts and Critical Thinking (6th Edition) / Introductory Chemistry: Concepts and Critical Thinking, Sixth Edition is a comprehensive learning system that offers print and media resources as well as an extensive study area available in MasteringChemistry. Unlike other introductory chemistry books, all the materials are coherently integrated inIntroductory Chemistry: Concepts and Critical Thinking (6th Edition)
Introductory Chemistry: Concepts and Critical Thinking, Sixth Edition is a comprehensive learning system that offers print and media resources as well ...
Microarray Image Analysis: An Algorithmic Approach (Chapman & Hall/CRC Computer Science & Data Analysis) / To harness the high-throughput potential of DNA microarray technology, it is crucial that the analysis stages of the process are decoupled from the requirements of operator assistance. Microarray Image Analysis: An Algorithmic Approach presents an automatic system for microarray image processing to Microarray Image Analysis: An Algorithmic Approach (Chapman & Hall/CRC Computer Science & Data Analysis)
To harness the high-throughput potential of DNA microarray technology, it is crucial that the analysis stages of the process are decoupled from the ...
Микробиология / Книга состоит из двух частей: общей и специальной. В общей дано описание морфологии, физиологии, генетики, экологии микроорганизмов, влияния на них факторов внешней среды. В специальной описаны возбудители некоторых инфекционных болезней, микробиология кормов, продуктов и сырья животного происхожденМикробиология
Книга состоит из двух частей: общей и специальной. В общей дано описание ...
Интеллектуальные липидные наноконтейнеры в адресной доставке лекарственных веществ / Настоящая книга рассказывает о новейших достижениях в использовании липидов и совместимых с ними полимеров при создании молекулярных наноконтейнеров, способных хранить и адресно доставлять лекарственные вещества в различные отделы организма, взаимодействовать с поверхностью определённых клеток, пронИнтеллектуальные липидные наноконтейнеры в адресной доставке лекарственных веществ
Настоящая книга рассказывает о новейших достижениях в использовании липидов и ...