Predmet bioorganske hemije. klasifikacija, struktura, reaktivnost organskih jedinjenja James Dewey Watson Gerard, Gerhardt Charles Frederic. Bioorganska hemija (BOC), njen značaj u medicini Šta je bioorganska hemija
Struktura i izomerija organskog
veze.
Hemijska veza i interakcija
atoma u organskim jedinjenjima.
Vrste hemijskih reakcija.
Poli- i heterofunkcionalne
veze.
Osnovni udžbenik – Tjukavkina N.A., Baukov Yu.I.
Bioorganska hemija.
Tekst predavanja i priručnik „Bioorganska hemija u
pitanja i odgovore" pogledajte na web stranici TSU http://tgumed.ru
kartica „Pomoć studentima“, odjeljak „Predavanja na
discipline nastavnog plana i programa." I, naravno, VK
Bioorganska hemija proučava strukturu i svojstva supstanci uključenih u životne procese u vezi sa poznavanjem njihovih bioloških
Bioorganska hemija proučava strukturu i svojstva supstanciučestvovanje u životnim procesima, u vezi sa
poznavanje njihovih bioloških funkcija.
Glavni objekti proučavanja su biološki
polimeri (biopolimeri) i bioregulatori.
Biopolimeri
–
visoke molekularne težine
prirodno
jedinjenja koja su strukturna osnova svih živih bića
organizama i igra određenu ulogu u procesima
životna aktivnost. Biopolimeri uključuju peptide i
proteini, polisaharidi (ugljikohidrati), nukleinske kiseline. IN
Ova grupa uključuje i lipide, koji sami po sebi nisu
su jedinjenja velike molekularne težine, ali u
tijelo se obično povezuje s drugim biopolimerima.
Bioregulatori su jedinjenja koja hemijski
regulišu metabolizam. To uključuje vitamine,
hormoni, mnogi sintetički biološki aktivni
spojeva, uključujući lijekove.
Skup kemijskih reakcija koje se odvijaju u tijelu naziva se metabolizam ili metabolizam. Supstance koje se proizvode u ćelijama
Skup hemijskih reakcija koje se odvijaju u tijelukoji se naziva metabolizam ili metabolizam. Supstance
nastaje u ćelijama, tkivima i organima biljaka i životinja
tokom metabolizma nazivaju se metaboliti.
Metabolizam uključuje dva pravca - katabolizam i
anabolizam.
Katabolizam se odnosi na reakcije razgradnje tvari koje ulaze
u organizam sa hranom. U pravilu su praćeni oksidacijom organskih spojeva i nastavljaju s oslobađanjem
energije.
Anabolizam je sinteza složenih molekula iz
jednostavnije, što rezultira formiranjem i obnavljanjem strukturnih elemenata živog organizma.
Metabolički procesi se odvijaju uz učešće enzima,
one. specifični proteini koji se nalaze u ćelijama
organizam i igraju ulogu katalizatora biohemijskih
procesi (biokatalizatori).
Metabolizam
katabolizamanabolizam
Razgradnja biopolimera
sa isticanjem
energije
Sinteza biopolimera
sa apsorpcijom
energije
Glicerin i
masna kiselina
Osnovni principi teorije strukture organskih jedinjenja A.M. Butlerov
1. Atomi u molekulu nalaze se u određenomsekvence prema njihovoj valentnosti.
Valencija atoma ugljika u organskom
veze je jednako četiri.
2. Svojstva supstanci ne zavise samo od čega
atoma i u kojim količinama su uključeni u sastav
molekula, ali i po redosljedu kojim se oni
međusobno povezani.
3. Atomi ili grupe atoma koji čine
molekuli međusobno utiču jedni na druge, uzrokujući
zavisi od hemijske aktivnosti i reakcije
sposobnost molekula.
4. Proučavanje svojstava supstanci omogućava nam da ih odredimo
hemijska struktura.
H o m o l o g h i c y r a y d
Homolognored
Brojni strukturno slični spojevi koji imaju
slična hemijska svojstva, u kojoj pojedinac
članovi serije razlikuju se jedni od drugih samo po količini
grupe -CH2- naziva se homološki niz, a grupa
CH2 – homološka razlika.
Članovi bilo koje homologne serije imaju preovlađujuće
većina reakcija se odvija na isti način (izuzetak
čine samo prvi članovi serije). Dakle, znajući
hemijske reakcije samo jednog člana serije, moguće je sa
sa velikim stepenom verovatnoće da se tvrdi da je isto
vrsta transformacija se također dešava sa preostalim članovima
homologne serije.
Za bilo koji homologni niz može se izvesti
opća formula koja odražava odnos između atoma
ugljenik i vodonik u članovima ove serije; ovo je formula
naziva se opšta formula homološkog niza.
Klasifikacija organskih jedinjenja prema strukturi ugljeničnog skeleta
Klasifikacija organskih jedinjenja prema prisustvu funkcionalnih grupa
Funkcionalna grupaKlasa
Primjer
atomi halogena (F, Cl, Br, I) derivati halogena CH3CH2Cl (hloretan)
hidroksil (-OH)
alkoholi (fenoli)
CH3CH2OH (etanol)
tiol ili merkapto- (– tioli (merkaptani) CH3CH2SH (etanetiol)
SN)
eterično (–O–)
eteri
CH3CH2–O–CH2CH3
(dietil
eter)
ester
karboksil –C UN
estri
CH3CH2COOCH3 (metil acetat)
karboksilne kiseline CH3COOH (octena kiselina)
amid –S ONN2
amidi
karbonil (–C=O)
sulfo- (–SO3H)
amino- (–NH2)
aldehidi i
ketoni
sulfonske kiseline
amini
nitro- (–NO2)
nitro jedinjenja
kiseline
CH3CONH2 (acetamid)
CH3CHO (etanal)
CH3COCH3 (propanon)
SN3SO3N (metansulfonska kiselina)
CH3CH2NH2
(etilamin,
primarni amin)
CH3NHCH3
(dimetilamin,
sekundarni amin)
CH3CH2NO2 (nitroetan)
Nomenklatura organskih jedinjenja
Izomerizam organskih jedinjenja
Ako dvije ili više pojedinačnih supstanci imajuisti kvantitativni sastav (molekularna formula),
ali se međusobno razlikuju po sekvenci vezivanja
atoma i (ili) njihove lokacije u prostoru, zatim općenito
U ovom slučaju se nazivaju izomeri.
Pošto je struktura ovih jedinjenja drugačija, onda
hemijska ili fizička svojstva izomera
su različiti.
Vrste izomerizma: strukturni (strukturni izomeri) i
stereoizomerija (prostorna).
Strukturna izomerija može biti tri tipa:
- izomerija ugljeničnog skeleta (lančani izomeri),
- položajni izomeri (višestruke veze ili funkcionalni
grupe),
- izomeri funkcionalne grupe (međuklase).
Stereoizomerizam je podijeljen
konfiguraciju
on
konformacijski
I
Ovo je geometrijska izomerija
Ravansko polarizovano svetlo
Znakovi optičke aktivnosti:- prisustvo asimetričnog atoma ugljenika;
- odsustvo elemenata molekularne simetrije
Enantiomeri adrenalina
proteina
Anionski
Stan
centar
površine
nije zauzeto
Stan
Anionski
površine
centar
zauzeto
(+) - adrenalin
(-)- adrenalin
nepotpuno
dopisivanje
nisko
aktivnost
kompletan
dopisivanje
visoko
aktivnost
Biološka aktivnost enantiomera
asparaginDARVON
analgetik
NOVRAD
antitusik
ogledalo
L-asparagin
D-asparagin
(od šparoga)
(od graška)
gorkog ukusa
slatkog ukusa
enantiomeri
Žrtve talidomida
Kiselost i bazičnost organskih jedinjenja
Bronstedove kiseline (protinske kiseline) -neutralnih molekula ili jona koji mogu
donirati proton (donori protona).
Tipične Brønstedove kiseline su karboksilne kiseline
kiseline. Imaju slabija kisela svojstva
hidroksilne grupe fenola i alkohola, kao i tio-,
amino i imino grupe.
Bronstedove baze su neutralne molekule ili
joni sposobni da prihvate proton (akceptori
protoni).
Tipične Bronstedove baze su amini.
Amfoliti - spojevi, u molekulima
koji sadrže i kisele i
glavne grupe.
Vrste kiselina i baza prema Brønstedu
Glavni centri u molekuli novokaina
Upotreba osnovnih svojstava za dobijanje u vodi rastvorljivih oblika lekova
Basicsvojstva
medicinski
droge
koriste se za dobijanje njihovih oblika rastvorljivih u vodi.
U interakciji sa kiselinama, spojevi sa
jonske veze - soli koje su vrlo topljive u vodi.
Da, novokain za injekcije
koristi se u obliku hidrohlorida.
najjači glavni centar,
kojoj se pridružio proton
Kiselo-bazna svojstva supstanci i njihov ulazak u organizam
lipidmembrana
PH želuca 1
UNS
lipid
membrana
krvna plazma
pH 7,4
UNS
OSOSN3
PH želuca 1
+
OSOSN3
NH3
SOOOOSCH3
SOO-
NH2
NH2
OSOSN3
PH crijeva 7-8
krvna plazma
pH 7,4
PH crijeva 7-8
Kiseli lijekovi se bolje apsorbiraju iz želuca (pH 1-3),
a dolazi samo do apsorpcije lijekova ili ksenobiotičkih baza
nakon što pređu iz želuca u crijeva (pH 7-8). Tokom
U jednom satu, skoro 60% acetilsalicilne kiseline apsorbira se iz želuca pacova.
kiseline i samo 6% anilina od primijenjene doze. U crijevima pacova
56% primijenjene doze anilina se već apsorbira. Tako slab temelj
poput kofeina (rKVH + 0,8), apsorbira se u isto vrijeme u mnogo većoj količini
stepen (36%), jer čak iu visoko kiseloj sredini želuca kofein
je pretežno u nejonizovanom stanju.
Vrste reakcija u organskoj hemiji
Organske reakcije su klasifikovane premaslijedeći znakovi:
1. Prema elektronskoj prirodi reagensa.
2. Promjenom broja čestica tokom reakcije.
3. Na osnovu specifičnih karakteristika.
4. Prema elementarnim mehanizmima
faze reakcija.
U zavisnosti od elektronske prirode reagensa razlikuju se reakcije: nukleofilne, elektrofilne i slobodni radikali.
Slobodni radikali su električno neutralne česticekoji imaju nespareni elektron, na primjer: Cl, NO2.
Reakcije slobodnih radikala su karakteristične za alkane.
Elektrofilni reagensi su kationi ili molekuli
koji sami ili u prisustvu katalizatora
imaju povećan afinitet za elektronski par ili
negativno nabijenih centara molekula. To uključuje
kationi H+, Cl+, +NO2, +SO3H, R+ i molekuli sa slobodnim
orbitale AlCl3, ZnCl2, itd.
Elektrofilne reakcije su karakteristične za alkene, alkine,
aromatična jedinjenja (adicija kod dvostruke veze,
protonska supstitucija).
Nukleofilni reagensi su anioni ili molekuli koji
imaju centre sa povećanom gustinom elektrona. Njima
uključuju anione i molekule kao npr
HO-, RO-, Cl-, Br-, RCOO-, CN-, R-, NH3, C2H5OH, itd. Promjenom
broj čestica tokom
razlikuju se reakcije
supstitucijske reakcije,
pristupanja,
odvajanje
(eliminacija),
raspadanje
Klasifikacija reakcija prema pojedinim karakteristikama
Reaktivnost se uvijek uzima u obzir
samo u odnosu na reakcionarnog partnera.
Tokom hemijske transformacije, obično jeste
nije pogođen cijeli molekul, već samo dio -
reakcioni centar.
Organsko jedinjenje može sadržavati
nekoliko nejednakih reakcionih centara.
Reakcije mogu dovesti do izomernih proizvoda.
Selektivnost reakcije – kvalitativna
karakteristično značenje preovlađuje
reakcija se odvija u jednom pravcu od
nekoliko mogućih.
Postoji regioselektivnost,
hemoselektivnost, stereoselektivnost reakcije.
Selektivnost reakcija u organskoj hemiji
Regioselektivnost - preferencijalna reakcija premajedan od nekoliko reakcionih centara molekula.
CH3-CH2-CH3 + Br2
SN3-SNVr-SN3 + NVr
Drugi izomer, 1-bromopropan, praktično se ne formira.
Hemoselektivnost - preferencijalna reakcija prema
jedna od srodnih funkcionalnih grupa.
Stereoselektivnost - preferencijalna formacija u reakciji
jedan od nekoliko mogućih stereoizomera. Multifunkcionalni spojevi sadrže
nekoliko identičnih funkcionalnih grupa.
Heterofunkcionalna jedinjenja sadrže
nekoliko različitih funkcionalnih grupa.
Heteropolifunkcionalni
jedinjenja sadrže oboje
različiti i isti
funkcionalne grupe.
Svojstva poli- i heterofunkcionalnih spojeva
Svaka grupa je poli- i heterofunkcionalnaspojevi mogu podvrgnuti istim reakcijama kao
odgovarajuća grupa u monofunkcionalnoj
veze Specifična svojstva poli- i
heterofunkcionalna jedinjenja
Reakcije ciklizacije
Formiranje helatnih kompleksa Polifunkcionalni spojevi kao antidoti
Toksičan efekat teških metala je
vezivanje tiolnih grupa proteina. Kao rezultat toga, oni su inhibirani
vitalnih enzima organizma.
Princip djelovanja antidota je stvaranje jakog
kompleksi sa jonima teških metala.
BIOORGANSKA HEMIJA proučava odnos između strukture organskih supstanci i njihovih bioloških funkcija, koristeći uglavnom metode organske i fizičke hemije, kao i fizike i matematike. Bioorganska hemija u potpunosti pokriva hemiju prirodnih spojeva i djelomično se preklapa s biohemijom i molekularnom biologijom. Predmet njenog proučavanja su biološki značajna prirodna jedinjenja - uglavnom biopolimeri (proteini, nukleinske kiseline, polisaharidi i mešani biopolimeri) i niskomolekularne biološki aktivne supstance - vitamini, hormoni, antibiotici, toksini itd., kao i sintetički analozi prirodnih spojeva, lijekova, pesticida itd.
Bioorganska hemija se kao samostalna oblast pojavila u 2. polovini 20. veka na razmeđu biohemije i organske hemije zasnovane na tradicionalnoj hemiji prirodnih jedinjenja. Njegovo formiranje povezuje se sa imenima L. Paulinga (otkriće α-heliksa i β-strukture kao glavnih elemenata prostorne strukture polipeptidnog lanca u proteinima), A. Todd (razjašnjenje hemijske strukture nukleotida i prva sinteza dinukleotida), F. Sanger (razvoj metode za određivanje sekvenci aminokiselina u proteinima i dekodiranje uz pomoć primarne strukture insulina), V. Du Vigneault (izolacija, uspostavljanje strukture i hemijska sinteza peptidni hormoni - oksitocin i vazopresin), D. Barton i V. Prelog (konformaciona analiza), R. Woodward (potpuna hemijska sinteza mnogih kompleksnih prirodnih jedinjenja, uključujući rezerpin, hlorofil, vitamin B 12) itd.; u SSSR-u su ogromnu ulogu imali radovi N.D.Zelinskog, A.N.Belozerskog, I.N.Nazarova, N.A.Preobraženskog i dr. Pokretač istraživanja bioorganske hemije u SSSR-u ranih 1960-ih bio je M.M.Šemjakin. Konkretno, započeo je rad (kasnije široko razvijen) na proučavanju cikličkih depsipeptida koji obavljaju funkciju jonofora. Lider domaće bioorganske hemije 1970-80-ih bio je Yu.A. Ovchinnikov, pod čijim je vodstvom uspostavljena struktura desetina proteina, uključujući membranske proteine (po prvi put) - bakteriorhodopsin i goveđi vidni rodopsin.
Glavna područja bioorganske hemije uključuju:
1. Razvoj metoda za izolaciju i prečišćavanje prirodnih spojeva. Istovremeno, za kontrolu stepena pročišćavanja, često se koristi specifična biološka funkcija supstance koja se proučava (na primer, čistoća antibiotika kontroliše se njegovom antimikrobnom aktivnošću, hormona dejstvom na određeni biološki proces, i tako dalje). Prilikom odvajanja složenih prirodnih mješavina često se koriste metode tečne hromatografije i elektroforeze visokih performansi. Od kraja 20. vijeka, umjesto traženja i izolacije pojedinačnih komponenti, vrši se totalni skrining bioloških uzoraka na najveći mogući broj komponenti određene klase jedinjenja (vidi Proteomika).
2. Određivanje strukture supstanci koje se proučavaju. Pod strukturom se ne podrazumijeva samo uspostavljanje prirode i poretka veza atoma u molekulu, već i njihov prostorni raspored. Za to se koriste različite metode, prvenstveno hemijske (hidroliza, oksidativno cijepanje, tretman specifičnim reagensima), koje omogućavaju dobijanje jednostavnijih supstanci sa poznatom strukturom, iz kojih se rekonstruiše struktura izvorne supstance. Automatski uređaji se široko koriste za brzo rješavanje standardnih problema, posebno u hemiji proteina i nukleinskih kiselina: analizatori za kvantitativno određivanje sastava aminokiselina i nukleotida i sekvenceri za određivanje redoslijeda aminokiselinskih ostataka u proteinima i nukleotida u nukleinskim kiselinama. Važnu ulogu u proučavanju strukture biopolimera imaju enzimi, posebno oni koji ih specifično cijepaju na strogo definiranim vezama (npr. proteinaze koje kataliziraju reakcije cijepanja peptidnih veza na ostatke glutaminske kiseline, prolina, arginina i lizina, ili restrikcijski enzimi koji specifično cijepaju fosfodiestarske veze u polinukleotidima). Informacije o strukturi prirodnih jedinjenja dobijaju se i korišćenjem fizičkih metoda istraživanja – uglavnom masene spektrometrije, nuklearne magnetne rezonancije i optičke spektroskopije. Povećanje efikasnosti hemijskih i fizičkih metoda postiže se istovremenom analizom ne samo prirodnih jedinjenja, već i njihovih derivata koji sadrže karakteristične, posebno uvedene grupe i obeležene atome (npr. uzgojem bakterija - proizvođača određenog jedinjenja na podlozi koja sadrži prekursori ovog jedinjenja, obogaćeni stabilni ili radioaktivni izotopi). Pouzdanost podataka dobijenih proučavanjem kompleksnih proteina značajno se povećava uz istovremeno proučavanje strukture odgovarajućih gena. Prostorna struktura molekula i njihovih analoga u kristalnom stanju proučava se analizom rendgenske difrakcije. Rezolucija u nekim slučajevima dostiže vrijednosti manje od 0,1 nm. Za rješenja, najinformativnija metoda je NMR u kombinaciji s teorijskom konformacijskom analizom. Dodatne informacije daju metode optičke spektralne analize (elektronski i fluorescentni spektri, spektri kružnog dikroizma, itd.).
3. Sinteza samih prirodnih spojeva i njihovih analoga. U mnogim slučajevima, hemijska ili hemijsko-enzimska sinteza je jedini način da se dobije željena supstanca u velikim (preparativnim) količinama. Za relativno jednostavna niskomolekularna jedinjenja kontrasinteza služi kao važan kriterijum za ispravnost prethodno određene strukture. Stvoreni su automatski sintetizatori proteina i polinukleotida koji mogu značajno smanjiti vrijeme sinteze; uz njihovu pomoć sintetiziran je niz proteina i polinukleotida koji sadrže nekoliko stotina monomernih jedinica. Hemijska sinteza je glavna metoda za dobivanje lijekova neprirodnog porijekla. U slučaju prirodnih supstanci, često nadopunjuje ili se takmiči s biosintezom.
4. Utvrđivanje ćelijske i molekularne mete na koju je usmjereno djelovanje biološki aktivne supstance, rasvjetljavanje hemijskog mehanizma njene interakcije sa živom ćelijom i njenim komponentama. Razumijevanje molekularnog mehanizma djelovanja neophodno je za produktivnu upotrebu biomolekula, sa njihovom često izuzetno visokom aktivnošću (na primjer, toksina), kao alata za proučavanje bioloških sistema; služi kao osnova za ciljanu sintezu novih, praktično važnih supstanci sa unapred određenim svojstvima. U nizu slučajeva (npr. pri proučavanju peptida koji utiču na aktivnost nervnog sistema) ovako dobijene supstance imaju značajno pojačanu aktivnost, u odnosu na originalni prirodni prototip, promenjenu u željenom pravcu.
Bioorganska hemija je usko povezana sa rešavanjem praktičnih problema u medicini i poljoprivredi (proizvodnja vitamina, hormona, antibiotika i drugih lekova, stimulansa rasta biljaka, regulatora ponašanja životinja, uključujući insekte), hemijske, prehrambene i mikrobiološke industrije. Kao rezultat kombinacije metoda bioorganske kemije i genetskog inženjeringa, postalo je moguće praktično riješiti problem industrijske proizvodnje složenih, biološki važnih supstanci proteinsko-peptidne prirode, uključujući i visokomolekularne tvari kao što su humani inzulin, α -, β- i γ-interferoni i ljudski hormon rasta.
Lit.: Dugas G., Penny K. Bioorganic chemistry. M., 1983; Ovchinnikov Yu. A. Bioorganic chemistry. M., 1996.
Plan 1. Predmet i značaj bioorganske hemije 2. Klasifikacija i nomenklatura organskih jedinjenja 3. Metode prikazivanja organskih molekula 4. Hemijsko vezivanje u bioorganskim molekulima 5. Elektronski efekti. Uzajamni uticaj atoma u molekuli 6. Klasifikacija hemijskih reakcija i reagensa 7. Pojam mehanizama hemijskih reakcija 2
Predmet bioorganska hemija 3 Bioorganska hemija je nezavisna grana hemijske nauke koja proučava strukturu, svojstva i biološke funkcije hemijskih jedinjenja organskog porekla koja učestvuju u metabolizmu živih organizama.
Predmet proučavanja bioorganske hemije su niskomolekularne biomolekule i biopolimeri (proteini, nukleinske kiseline i polisaharidi), bioregulatori (enzimi, hormoni, vitamini i dr.), prirodni i sintetički fiziološki aktivni spojevi, uključujući lijekove i tvari sa toksičnim djelovanjem. Biomolekule su bioorganska jedinjenja koja su deo živih organizama i specijalizovana za formiranje ćelijskih struktura i učešće u biohemijskim reakcijama, čine osnovu metabolizma (metabolizma) i fizioloških funkcija živih ćelija i višećelijskih organizama uopšte. 4 Klasifikacija bioorganskih jedinjenja
Metabolizam je skup hemijskih reakcija koje se dešavaju u telu (in vivo). Metabolizam se naziva i metabolizam. Metabolizam se može odvijati u dva smjera - anabolizam i katabolizam. Anabolizam je sinteza u tijelu složenih tvari iz relativno jednostavnih. Nastaje trošenjem energije (endotermni proces). Katabolizam je, naprotiv, razlaganje složenih organskih jedinjenja na jednostavnija. Javlja se oslobađanjem energije (egzotermni proces). Metabolički procesi se odvijaju uz učešće enzima. Enzimi igraju ulogu biokatalizatora u tijelu. Bez enzima, biohemijski procesi se ili uopšte ne bi odvijali, ili bi se odvijali veoma sporo, a telo ne bi bilo u stanju da održava život. 5
Bioelementi. Sastav bioorganskih jedinjenja, pored atoma ugljika (C), koji čine osnovu bilo koje organske molekule, uključuje i vodik (H), kiseonik (O), dušik (N), fosfor (P) i sumpor (S) . Ovi bioelementi (organogeni) su koncentrirani u živim organizmima u količinama koje su preko 200 puta veće od njihovog sadržaja u neživim objektima. Navedeni elementi čine preko 99% elementarnog sastava biomolekula. 6
Bioorganska hemija je nastala iz dubina organske hemije i zasniva se na njenim idejama i metodama. U istoriji razvoja organska hemija ima sledeće faze: empirijsku, analitičku, strukturnu i modernu. Period od prvog upoznavanja čovjeka sa organskim supstancama do kraja 18. stoljeća smatra se empirijskim. Glavni rezultat ovog perioda je da su ljudi shvatili važnost elementarne analize i uspostavljanja atomskih i molekularnih masa. Teorija vitalizma - životne snage (Berzelius). Analitički period se nastavio do 60-ih godina 19. stoljeća. Obilježila ga je činjenica da je od kraja prve četvrtine 19. vijeka došlo do niza obećavajućih otkrića koja su zadala snažan udarac vitalističkoj teoriji. Prvi u ovoj seriji bio je Berzeliusov učenik, njemački hemičar Wöhler. Napravio je niz otkrića 1824. godine - sintezu oksalne kiseline iz cijanogena: (CN) 2 HOOC - COOH r. – sinteza uree iz amonijum cijanata: NH 4 CNO NH 2 – C – NH 2 O 8
C. Gerard je 1853. razvio “teoriju tipova” i koristio je za klasifikaciju organskih jedinjenja. Prema Gerardu, složenija organska jedinjenja mogu se proizvesti iz sljedeće četiri glavne vrste supstanci: HHHH tip HHHH O tip VODA H Cl tip HLOROVODNIK HHHHN N tip AMONIJAK Od 1857. godine, na prijedlog F. A. Kekulea, počeli su se klasificirati ugljovodonici kao metan tipa HHHNNHH C 9
Osnovne odredbe teorije strukture organskih jedinjenja (1861) 1) atomi u molekulima su međusobno povezani hemijskim vezama u skladu sa svojom valencijom; 2) atomi u molekulima organskih supstanci su međusobno povezani određenim redosledom, što određuje hemijsku strukturu (strukturu) molekula; 3) svojstva organskih jedinjenja zavise ne samo od broja i prirode atoma u njima, već i od hemijske strukture molekula; 4) u organskim molekulima postoji interakcija između atoma, međusobno vezanih i nevezanih; 5) hemijska struktura supstance može se odrediti proučavanjem njenih hemijskih transformacija i, obrnuto, njena svojstva mogu se okarakterisati strukturom supstance. 10
Osnovne odredbe teorije strukture organskih jedinjenja (1861) Strukturna formula je slika niza veza atoma u molekulu. Bruto formula - CH 4 O ili CH 3 OH Strukturna formula Pojednostavljene strukturne formule se ponekad nazivaju racionalnom molekulskom formulom - formula organskog jedinjenja, koja označava broj atoma svakog elementa u molekulu. Na primjer: C 5 H 12 - pentan, C 6 H 6 - benzin, itd. jedanaest
Faze razvoja bioorganske hemije Kao posebna oblast znanja koja kombinuje konceptualne principe i metodologiju organske hemije s jedne strane i molekularne biohemije i molekularne farmakologije s druge strane, bioorganska hemija se formirala u dvadesetom veku na osnovu razvoja hemija prirodnih supstanci i biopolimera. Moderna bioorganska hemija je stekla fundamentalni značaj zahvaljujući radovima W. Steina, S. Moorea, F. Sangera (analiza sastava aminokiselina i određivanje primarne strukture peptida i proteina), L. Paulinga i H. Astburyja (razjašnjenje strukture -heliksa i -strukture i njihovog značaja u realizaciji bioloških funkcija proteinskih molekula), E. Chargaffa (dešifrovanje karakteristika nukleotidnog sastava nukleinskih kiselina), J. Watson, Fr. Crick, M. Wilkins, R. Franklin (uspostavljanje obrazaca prostorne strukture molekula DNK), G. Corani (hemijska sinteza gena) itd. 14
Klasifikacija organskih jedinjenja prema strukturi ugljeničnog skeleta i prirodi funkcionalne grupe Ogroman broj organskih jedinjenja podstakao je hemičare da ih klasifikuju. Klasifikacija organskih jedinjenja zasniva se na dva klasifikacijska kriterijuma: 1. Struktura ugljeničnog skeleta 2. Priroda funkcionalnih grupa Klasifikacija prema načinu građe ugljeničnog skeleta: 1. Aciklična (alkani, alkeni, alkini, alkadieni); 2. Ciklička 2.1. Karbociklični (aliciklični i aromatični) 2.2. Heterociklična 15 Aciklična jedinjenja se takođe nazivaju alifatična. To uključuje tvari s otvorenim ugljičnim lancem. Aciklična jedinjenja se dele na zasićena (ili zasićena) C n H 2n+2 (alkani, parafini) i nezasićena (nezasićena). Potonji uključuju alkene C n H 2n, alkine C n H 2n -2, alkadiene C n H 2n -2.
16 Ciklična jedinjenja sadrže prstenove (cikluse) unutar svojih molekula. Ako ciklusi sadrže samo atome ugljika, tada se takvi spojevi nazivaju karbociklički. Zauzvrat, karbociklički spojevi se dijele na aliciklične i aromatične. Aliciklički ugljovodonici (cikloalkani) uključuju ciklopropan i njegove homologe - ciklobutan, ciklopentan, cikloheksan i tako dalje. Ako ciklički sistem, pored ugljovodonika, uključuje i druge elemente, onda se takva jedinjenja klasifikuju kao heterociklična.
Klasifikacija prema prirodi funkcionalne grupe Funkcionalna grupa je atom ili grupa atoma povezanih na određeni način, čija prisutnost u molekuli organske tvari određuje karakteristična svojstva i njenu pripadnost jednoj ili drugoj klasi spojeva. . Na osnovu broja i homogenosti funkcionalnih grupa, organska jedinjenja se dele na mono-, poli- i heterofunkcionalna. Supstance sa jednom funkcionalnom grupom nazivaju se monofunkcionalnim, a supstance sa više identičnih funkcionalnih grupa nazivaju se polifunkcionalnim. Spojevi koji sadrže nekoliko različitih funkcionalnih grupa su heterofunkcionalni. Važno je da se spojevi iste klase kombinuju u homologne serije. Homologni niz je niz organskih spojeva sa istim funkcionalnim grupama i istom strukturom; svaki predstavnik homolognog niza razlikuje se od prethodnog po konstantnoj jedinici (CH2), koja se naziva homologna razlika. Članovi homolognog niza nazivaju se homolozi. 17
Sistemi nomenklature u organskoj hemiji - trivijalni, racionalni i internacionalni (IUPAC) Hemijska nomenklatura je skup naziva pojedinih hemijskih supstanci, njihovih grupa i klasa, kao i pravila za sastavljanje njihovih naziva. supstance, njihove grupe i klase, kao i pravila koja sastavljaju njihova imena. Trivijalna (istorijska) nomenklatura povezana je sa procesom dobijanja supstanci (pirogalol - produkt pirolize galne kiseline), izvorom porekla iz kojeg je dobijena (mravlja kiselina) itd. Trivijalni nazivi jedinjenja se široko koriste u hemiji prirodnih i heterocikličnih jedinjenja (citral, geraniol, tiofen, pirol, kinolin itd.) Trivijalna (istorijska) nomenklatura je povezana sa procesom dobijanja supstanci (pirogalol je proizvod pirolize galne kiseline), izvor porijekla iz kojeg se dobija (mravlja kiselina) itd. Trivijalni nazivi jedinjenja se široko koriste u hemiji prirodnih i heterocikličnih jedinjenja (citral, geraniol, tiofen, pirol, kinolin, itd.). Racionalna nomenklatura se zasniva na principu podjele organskih jedinjenja u homologne serije. Sve supstance u određenom homolognom nizu smatraju se derivatima najjednostavnijeg predstavnika ove serije - prvog ili ponekad drugog. Konkretno, za alkane - metan, za alkene - etilen, itd. Racionalna nomenklatura se zasniva na principu podjele organskih jedinjenja u homologne serije. Sve supstance u određenom homolognom nizu smatraju se derivatima najjednostavnijeg predstavnika ove serije - prvog ili ponekad drugog. Konkretno, za alkane - metan, za alkene - etilen itd. 18
Međunarodna nomenklatura (IUPAC). Pravila moderne nomenklature razvijena su 1957. godine na 19. Kongresu Međunarodne unije za čistu i primijenjenu hemiju (IUPAC). Radikalna funkcionalna nomenklatura. Ovi nazivi su zasnovani na nazivu funkcionalne klase (alkohol, etar, keton, itd.), kojoj prethode nazivi ugljikovodičnih radikala, na primjer: alil hlorid, dietil etar, dimetil keton, propil alkohol itd. Zamjenska nomenklatura. Pravila nomenklature. Matična struktura je strukturni fragment molekule (molekularni skelet) koji leži u osnovi imena jedinjenja, glavni ugljenični lanac atoma za aliciklična jedinjenja i ciklus za karbociklička jedinjenja. 19
Hemijska veza u organskim molekulima Hemijska veza je pojava interakcije između vanjskih elektronskih omotača (valentnih elektrona atoma) i atomskih jezgara, koja određuje postojanje molekula ili kristala u cjelini. U pravilu, atom, prihvatajući ili donirajući elektron ili formirajući zajednički elektronski par, teži da dobije konfiguraciju vanjskog elektronskog omotača sličnu onoj u plemenitih plinova. Za organska jedinjenja karakteristične su sledeće vrste hemijskih veza: - jonska veza - kovalentna veza - donor - akceptorska veza - vodonična veza. Postoje i neke druge vrste hemijskih veza (metalne, jednoelektronske, dvoelektronske, trocentrične) , ali ih praktično nema u organskim jedinjenjima. 20
Vrste veza u organskim jedinjenjima Najkarakterističnija za organska jedinjenja je kovalentna veza. Kovalentna veza je interakcija atoma koja se ostvaruje formiranjem zajedničkog elektronskog para. Ova vrsta veze se formira između atoma koji imaju uporedive vrijednosti elektronegativnosti. Elektronegativnost je svojstvo atoma koje pokazuje sposobnost da privuče sebi elektrone od drugih atoma. Kovalentna veza može biti polarna ili nepolarna. Nepolarna kovalentna veza se javlja između atoma sa istom vrijednošću elektronegativnosti
Vrste veza u organskim jedinjenjima Polarna kovalentna veza nastaje između atoma koji imaju različite vrijednosti elektronegativnosti. U ovom slučaju, vezani atomi dobijaju parcijalne naboje δ+δ+ δ-δ- Poseban podtip kovalentne veze je veza donor-akceptor. Kao iu prethodnim primjerima, ova vrsta interakcije je posljedica prisustva zajedničkog elektronskog para, ali ovo drugo osigurava jedan od atoma koji formira vezu (donor) i prihvaća drugi atom (akceptor) 24
Vrste veza u organskim jedinjenjima Jonska veza se formira između atoma koji se jako razlikuju u vrijednostima elektronegativnosti. U ovom slučaju, elektron iz manje elektronegativnog elementa (često metala) se u potpunosti prenosi na elektronegativniji element. Ovaj prijelaz elektrona uzrokuje pojavu pozitivnog naboja na manje elektronegativnom atomu i negativnog naboja na elektronegativnijem. Tako nastaju dva jona suprotnih naboja, između kojih postoji elektrovalentna interakcija. 25
Vrste veza u organskim jedinjenjima Vodikova veza je elektrostatička interakcija između atoma vodika, koji je vezan na visoko polarni način, i elektronskih parova kisika, fluora, dušika, sumpora i hlora. Ova vrsta interakcije je prilično slaba interakcija. Vodikova veza može biti intermolekularna ili intramolekularna. Intermolekularna vodikova veza (interakcija između dva molekula etil alkohola) Intramolekularna vodikova veza u salicilnom aldehidu 26
Hemijsko povezivanje u organskim molekulima Savremena teorija hemijskog vezivanja zasniva se na kvantnom mehaničkom modelu molekula kao sistema koji se sastoji od elektrona i atomskih jezgara. Temeljni koncept kvantnomehaničke teorije je atomska orbitala. Atomska orbitala je dio prostora u kojem je vjerovatnoća pronalaženja elektrona maksimalna. Vezivanje se stoga može posmatrati kao interakcija (“preklapanje”) orbitala od kojih svaka nosi jedan elektron sa suprotnim spinovima. 27
Hibridizacija atomskih orbitala Prema kvantnoj mehaničkoj teoriji, broj kovalentnih veza koje formira atom određen je brojem jednoelektronskih atomskih orbitala (broj nesparenih elektrona). Atom ugljika u svom osnovnom stanju ima samo dva nesparena elektrona, ali mogući prijelaz elektrona sa 2s na 2 pz omogućava formiranje četiri kovalentne veze. Stanje atoma ugljika u kojem ima četiri nesparena elektrona naziva se "pobuđeno". Unatoč činjenici da su orbitale ugljika nejednake, poznato je da je stvaranje četiri ekvivalentne veze moguće zbog hibridizacije atomskih orbitala. Hibridizacija je pojava u kojoj se iz više orbitala različitog oblika i slične energije formira isti broj orbitala istog oblika i broja. 28
Hibridna stanja atoma ugljika u organskim molekulama PRVO HIBRIDNO STANJE C atom je u stanju sp 3 hibridizacije, formira četiri σ veze, formira četiri hibridne orbitale, koje su raspoređene u obliku tetraedra (vezni ugao) σ veza 31
Hibridna stanja atoma ugljika u organskim molekulama DRUGO HIBRIDNO STANJE C atom je u stanju sp 2 hibridizacije, formira tri σ-veze, formira tri hibridne orbitale, koje su raspoređene u obliku ravnog trougla (vezni ugao 120) σ-veze π-veza 32
Hibridna stanja atoma ugljika u organskim molekulama TREĆE HIBRIDNO STANJE C atom je u stanju sp-hibridizacije, formira dvije σ-veze, formira dvije hibridne orbitale, koje su raspoređene u liniju (ugao veze 180) σ-veze π - obveznice 33
Karakteristike hemijskih veza POLING skala: F-4.0; O – 3,5; Cl – 3,0; N – 3,0; Br – 2,8; S – 2,5; C-2.5; H-2.1. razlika 1.7
Karakteristike hemijskih veza Polarizabilnost veze je pomeranje elektronske gustine pod uticajem spoljašnjih faktora. Polarizabilnost veze je stepen mobilnosti elektrona. Kako se atomski radijus povećava, polarizabilnost elektrona se povećava. Stoga se polarizabilnost veze ugljik-halogen povećava na sljedeći način: C-F 
Elektronski efekti. Uzajamni uticaj atoma u molekulu 39 Prema savremenim teorijskim shvatanjima, reaktivnost organskih molekula je unapred određena pomeranjem i mobilnošću elektronskih oblaka koji formiraju kovalentnu vezu. U organskoj hemiji razlikuju se dva tipa pomeranja elektrona: a) elektronska pomeranja koja se javljaju u sistemu -veze, b) elektronska pomeranja koja se prenose sistemom -veze. U prvom slučaju dolazi do takozvanog induktivnog efekta, u drugom - mezomernog efekta. Induktivni efekat je preraspodjela gustine elektrona (polarizacija) koja je rezultat razlike u elektronegativnosti između atoma molekula u sistemu veza. Zbog neznatne polarizabilnosti -veza, induktivni efekat brzo nestaje i nakon 3-4 veze gotovo da se ne pojavljuje.
Elektronski efekti. Međusobni utjecaj atoma u molekuli 40 Pojam induktivnog efekta uveo je K. Ingold, a uveo je i sljedeće oznake: –I-efekat u slučaju smanjenja elektronske gustine supstituentom +I-efekat u u slučaju povećanja elektronske gustine supstituentom Pozitivan induktivni efekat pokazuju alkil radikali (CH 3, C 2 H 5 - itd.). Svi ostali supstituenti vezani za atom ugljika pokazuju negativan induktivni učinak.
Elektronski efekti. Uzajamni uticaj atoma u molekulu 41 Mezomerni efekat je preraspodela gustine elektrona duž konjugovanog sistema. Konjugirani sistemi uključuju molekule organskih jedinjenja u kojima se izmjenjuju dvostruke i jednostruke veze ili kada se atom s usamljenim parom elektrona u p-orbitali nalazi pored dvostruke veze. U prvom slučaju se dešava - konjugacija, au drugom slučaju p, -konjugacija. Spojeni sistemi dolaze u otvorenim i zatvorenim konfiguracijama. Primjeri takvih spojeva su 1,3-butadien i benzin. U molekulima ovih spojeva atomi ugljika su u stanju sp 2 hibridizacije i zbog nehibridnih p-orbitala stvaraju -veze koje se međusobno preklapaju i formiraju jedan oblak elektrona, odnosno dolazi do konjugacije.
Elektronski efekti. Uzajamni utjecaj atoma u molekulu 42 Postoje dvije vrste mezomernog efekta - pozitivan mezomerni efekat (+M) i negativan mezomerni efekat (-M). Pozitivan mezomerni efekat pokazuju supstituenti koji daju p-elektrone konjugovanom sistemu. To uključuje: -O, -S -NH 2, -OH, -OR, Hal (halogeni) i druge supstituente koji imaju negativan naboj ili usamljeni par elektrona. Negativni mezomerni efekat karakterističan je za supstituente koji apsorbuju gustinu elektrona iz konjugovanog sistema. Ovo uključuje supstituente koji imaju višestruke veze između atoma različite elektronegativnosti: - N0 2 ; -SO 3 H; >C=O; -COON i drugi. Mezomerni efekat se grafički odražava savijenom strelicom koja pokazuje pravac pomeranja elektrona.Za razliku od indukcionog efekta, mezomerni efekat se ne gasi. Prenosi se u potpunosti kroz sistem, bez obzira na dužinu lanca povezivanja. C=O; -COON i drugi. Mezomerni efekat se grafički odražava savijenom strelicom koja pokazuje pravac pomeranja elektrona.Za razliku od indukcionog efekta, mezomerni efekat se ne gasi. Prenosi se u potpunosti kroz sistem, bez obzira na dužinu lanca povezivanja."> 
Vrste hemijskih reakcija 43 Hemijska reakcija se može smatrati interakcijom reagensa i supstrata. U zavisnosti od načina raskida i formiranja hemijske veze u molekulima, organske reakcije se dele na: a) homolitičke b) heterolitičke c) molekularne Homolitičke ili reakcije slobodnih radikala nastaju homolitičkim cepanjem veze, kada svakom atomu ostane po jedan elektron , odnosno nastaju radikali . Homolitičko cijepanje se događa pri visokim temperaturama, djelovanju svjetlosnog kvanta ili katalizi.
Heterolitičke ili ionske reakcije se odvijaju na takav način da par veznih elektrona ostaje u blizini jednog od atoma i nastaju ioni. Čestica sa elektronskim parom naziva se nukleofilna i ima negativan naboj (-). Čestica bez elektronskog para naziva se elektrofilna i ima pozitivan naboj (+). 44 Vrste hemijskih reakcija
Mehanizam hemijske reakcije 45 Mehanizam reakcije je skup elementarnih (jednostavnih) faza koje čine datu reakciju. Mehanizam reakcije najčešće uključuje sljedeće faze: aktivacija reagensa sa stvaranjem elektrofila, nukleofila ili slobodnog radikala. Za aktiviranje reagensa obično je potreban katalizator. U drugoj fazi, aktivirani reagens stupa u interakciju sa supstratom. U tom slučaju nastaju intermedijarne čestice (intermedijari). Potonji uključuju -komplekse, -komplekse (karbokatione), karbanione i nove slobodne radikale. U završnoj fazi, dodavanje ili eliminacija čestice u (iz) međuprodukta koji se formira u drugoj fazi odvija se sa formiranjem konačnog produkta reakcije. Ako reagens nakon aktivacije stvara nukleofil, onda su to nukleofilne reakcije. Označeni su slovom N - (u indeksu). U slučaju kada reagens generiše elektrofil, reakcije se klasifikuju kao elektrofilne (E). Isto se može reći i za reakcije slobodnih radikala (R).
Nukleofili su reagensi koji imaju negativan naboj ili atom obogaćen elektronskom gustinom: 1) anjoni: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal - i drugi anjoni; 2) neutralni molekuli sa usamljenim parovima elektrona: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH i drugi; 3) molekule sa viškom elektronske gustine (koji imaju - veze). Elektrofili su reagensi koji imaju pozitivan naboj ili atom osiromašen elektronskom gustinom: 1) katjoni: H + (proton), HSO 3 + (vodonik sulfonijum ion), NO 2 + (nitronijum ion), NO (nitrozonijum ion) i dr. kationi; 2) neutralni molekuli sa slobodnom orbitalom: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (Lewisove kiseline), SO 3; 3) molekule sa osiromašenom elektronskom gustinom na atomu. 46
49
50
51
52
Zdravo! Mnogi studenti medicine sada studiraju bioorgansku hemiju, takođe poznatu kao biohemija.
Na nekim univerzitetima se ovaj predmet završava testom, na drugim ispitom. Ponekad se dešava da je test na jednom univerzitetu po težini uporediv sa ispitom na drugom.
Na mom fakultetu se bioorganska hemija polagala kao ispit na letnjoj sesiji na samom kraju prve godine. Mora se reći da je BOC jedna od onih tema koja je na prvu zastrašujuća i može potaknuti misao „ovo je nemoguće proći“. Ovo posebno važi, naravno, za ljude sa slabim osnovama u organskoj hemiji (a, začudo, ima ih dosta na medicinskim fakultetima).
Programi za proučavanje bioorganske hemije na različitim univerzitetima mogu se jako razlikovati, a metode nastave mogu varirati još više.
Međutim, zahtjevi za studente su svuda približno isti. Najjednostavnije rečeno, da biste položili bioorgansku hemiju sa 5, morate znati imena, svojstva, strukturne karakteristike i tipične reakcije niza organskih supstanci.
Naš nastavnik, cijenjeni profesor, prezentirao je gradivo kao da je svaki učenik najbolji učenik organske hemije u školi (a bioorganska hemija je u suštini komplikovan predmet u školskoj organskoj hemiji). Verovatno je bio u pravu u svom pristupu, svako treba da teži ka vrhu i da bude najbolji. Međutim, to je dovelo do toga da su neki učenici, koji nisu djelimično razumjeli gradivo u prva 2-3 časa, prestali sve razumjeti bliže sredini semestra.
Odlučio sam da napišem ovaj materijal uglavnom zato što sam bio takav student. U školi sam zaista voleo neorgansku hemiju, ali sam se uvek mučio sa organskom. Još kada sam se spremao za Jedinstveni državni ispit, odabrao sam strategiju jačanja svih znanja iz neorganske materije, dok sam istovremeno konsolidovao samo organsku bazu. Inače, ovo mi se skoro izjalovilo u pogledu ulaznih poena, ali to je druga priča.
Nisam uzalud govorio o metodici nastave, jer je i naša bila vrlo neobična. Odmah, skoro na prvom času, pokazali su nam priručnike po kojima smo morali polagati testove, a zatim ispit.
Bioorganska hemija - testovi i ispit
Cijeli naš kurs bio je podijeljen u 4 glavne teme, od kojih se svaka završavala probnom lekcijom. Već smo imali pitanja za svaki od četiri testa iz prvog para. Bile su, naravno, zastrašujuće, ali su istovremeno služile i kao svojevrsna mapa po kojoj se moglo kretati.
Prvi test je bio prilično jednostavan. Bila je posvećena uglavnom nomenklaturi, trivijalnim (svakodnevnim) i međunarodnim nazivima i, naravno, klasifikaciji supstanci. Također, u ovom ili onom obliku, dotaknuti su znakovi aromatičnosti.
Drugi test nakon prvog izgledao je mnogo teži. Tu je bilo potrebno opisati svojstva i reakcije supstanci kao što su ketoni, aldehidi, alkoholi i karboksilne kiseline. Na primjer, jedna od najtipičnijih reakcija aldehida je reakcija srebrnog ogledala. Prilično lijep prizor. Ako u bilo koji aldehid dodate Tollensov reagens, odnosno OH, tada ćete na zidu epruvete vidjeti talog koji podsjeća na ogledalo, ovako izgleda: 
Treći test u poređenju sa drugim nije izgledao tako strašno. Svi su već navikli pisati reakcije i pamtiti svojstva prema klasifikacijama. U trećem testu govorili smo o spojevima sa dvije funkcionalne grupe - aminofenoli, amino alkoholi, oksokiseline i druge. Također, svaka karta je sadržavala barem jednu kartu o ugljikohidratima.
Četvrti test iz bioorganske hemije bio je gotovo u potpunosti posvećen proteinima, aminokiselinama i peptidnim vezama. Poseban naglasak bila su pitanja koja su zahtijevala prikupljanje RNK i DNK.
Inače, upravo ovako izgleda jedna aminokiselina - možete vidjeti amino grupu (na ovoj slici je obojena žuto) i grupu karboksilne kiseline (lila je). Upravo sa supstancama ove klase morali smo se suočiti u četvrtom testu. 
Svaki test se polagao na tabli – učenik mora bez nagovaranja opisati i objasniti sva potrebna svojstva u obliku reakcija. Na primjer, ako polažete drugi test, na svojoj karti imate svojstva alkohola. Učiteljica ti kaže - uzmi propanol. Napišete formulu propanola i 4-5 tipičnih reakcija da biste ilustrirali njegova svojstva. Mogu postojati i egzotične stvari, poput spojeva koji sadrže sumpor. Greška čak i u indeksu jednog produkta reakcije često me je tjerala dalje da proučavam ovaj materijal do sljedećeg pokušaja (koji je bio tjedan dana kasnije). Strašno? Oštro? Svakako!
Međutim, ovaj pristup ima vrlo ugodnu nuspojavu. Bilo je teško tokom redovnih seminarskih časova. Mnogi su polagali testove po 5-6 puta. Ali ispit je bio vrlo lak, jer je svaki listić sadržavao 4 pitanja. Tačno, po jedan sa svakog već naučenog i riješenog testa.
Stoga neću ni opisivati zamršenosti pripreme za ispit iz bioorganske hemije. U našem slučaju, sve pripreme su se svodile na to kako smo se pripremili za same testove. Sa sigurnošću sam položio svaki od četiri testa - prije ispita samo pregledaj svoje nacrte, zapiši najosnovnije reakcije i sve će se odmah vratiti. Činjenica je da je organska hemija vrlo logična nauka. Ono što treba da zapamtite nisu ogromni nizovi reakcija, već sami mehanizmi.
Da, napominjem da ovo ne radi sa svim stavkama. Nećete moći proći kroz strašnu anatomiju jednostavnim čitanjem svojih bilješki dan ranije. Brojni drugi predmeti također imaju svoje karakteristike. Čak i ako vaša medicinska škola predaje bioorgansku hemiju drugačije, možda ćete morati da prilagodite svoju pripremu i uradite to malo drugačije nego ja. U svakom slučaju, sretno vam bilo, razumite i volite nauku!
“ … Bilo je toliko nevjerovatnih incidenata,
Da joj se sada ništa nije činilo mogućim ”
L. Carroll "Alisa u zemlji čuda"
Bioorganska hemija se razvila na granici između dve nauke: hemije i biologije. Trenutno su im se pridružile medicina i farmakologija. Sve četiri ove nauke koriste savremene metode fizičkog istraživanja, matematičke analize i kompjuterskog modeliranja.
Godine 1807 J.Ya. Berzelius predložio da se nazovu tvari poput maslinovog ulja ili šećera, koje su uobičajene u živoj prirodi organski.
U to vrijeme već su bila poznata mnoga prirodna jedinjenja koja su se kasnije počela definirati kao ugljikohidrati, proteini, lipidi i alkaloidi.
Godine 1812. ruski hemičar K.S. Kirchhoff pretvorio škrob zagrijavanjem s kiselinom u šećer, kasnije nazvan glukoza.
1820. godine, francuski hemičar A. Braconno, tretiranjem proteina želatinom, dobio je supstancu glicin, koja pripada klasi jedinjenja koja kasnije Berzelius imenovani amino kiseline.
Datumom rođenja organske hemije može se smatrati delo objavljeno 1828 F. Velera, koji je prvi sintetizirao supstancu prirodnog porijekla – urea- iz neorganskog jedinjenja amonijum cijanata.
Godine 1825. fizičar Faraday izolovao benzen iz gasa koji je korišćen za osvetljavanje grada Londona. Prisustvo benzena može objasniti zadimljeni plamen londonskih lampi.
Godine 1842 N.N. Zinin izveo sintet z anilinom,
Godine 1845. A.V. Kolbe, učenik F. Wöhlera, sintetizirao je octenu kiselinu - nesumnjivo prirodno organsko jedinjenje - iz polaznih elemenata (ugljik, vodonik, kisik)
Godine 1854 P. M. Bertlot zagrijani glicerin sa stearinskom kiselinom i dobijen tristearin, za koji se ispostavilo da je identičan prirodnom spoju izoliranom iz masti. Dalje P.M. Berthelot uzeo druge kiseline koje nisu izolirane iz prirodnih masti i dobio spojeve vrlo slične prirodnim mastima. Ovime je francuski hemičar dokazao da je moguće dobiti ne samo analoge prirodnih jedinjenja, već i stvaraju nove, slične i u isto vrijeme različite od prirodnih.
Mnoga velika dostignuća u organskoj hemiji u drugoj polovini 19. veka povezana su sa sintezom i proučavanjem prirodnih supstanci.
Godine 1861., njemački hemičar Friedrich August Kekule von Stradonitz (u naučnoj literaturi uvijek nazvan jednostavno Kekule) objavio je udžbenik u kojem je definirao organsku hemiju kao hemiju ugljika.
U periodu 1861-1864. Ruski hemičar A.M. Butlerov je stvorio jedinstvenu teoriju strukture organskih jedinjenja, koja je omogućila prenošenje svih postojećih dostignuća na jedinstvenu naučnu osnovu i otvorila put razvoju nauke organske hemije.
U istom periodu, D.I. Mendelejev. poznat širom sveta kao naučnik koji je otkrio i formulisao periodični zakon promene svojstava elemenata, objavio je udžbenik „Organska hemija”. Na raspolaganju imamo njegovo 2. izdanje (ispravljeno i prošireno, Publikacija partnerstva „Javna korist“, Sankt Peterburg, 1863. 535 str.)
Veliki naučnik je u svojoj knjizi jasno definisao vezu između organskih jedinjenja i vitalnih procesa: “Mnoge procese i tvari koje organizmi proizvode umjetno možemo reprodukovati izvan tijela. Tako se proteinske supstance, koje se uništavaju kod životinja pod uticajem kiseonika koji apsorbuje krv, pretvaraju u amonijumove soli, ureu, sluzni šećer, benzojevu kiselinu i druge supstance koje se obično izlučuju urinom... Uzeto zasebno, svaka vitalna pojava nije rezultat neke posebne sile, ali se događa prema općim zakonima prirode" U to vrijeme bioorganska hemija i biohemija se još nisu pojavile kao
nezavisnim pravcima, u početku su bili ujedinjeni fiziološka hemija, ali su postepeno na osnovu svih dostignuća prerasle u dvije samostalne nauke.
Nauka o proučavanju bioorganske hemije vezu između strukture organskih supstanci i njihovih bioloških funkcija, koristeći uglavnom metode organske, analitičke, fizičke hemije, kao i matematike i fizike
Glavna odlika ovog predmeta je proučavanje biološke aktivnosti supstanci u vezi sa analizom njihove hemijske strukture
Objekti proučavanja bioorganske hemije: biološki važni prirodni biopolimeri - proteini, nukleinske kiseline, lipidi, male molekularne supstance - vitamini, hormoni, signalni molekuli, metaboliti - supstance uključene u energetski i plastični metabolizam, sintetičke droge.
Glavni zadaci bioorganske hemije uključuju:
1. Razvoj metoda za izolovanje i prečišćavanje prirodnih jedinjenja, korišćenjem medicinskih metoda za procenu kvaliteta leka (npr. hormona na osnovu stepena njegove aktivnosti);
2. Određivanje strukture prirodnog jedinjenja. Koriste se sve metode hemije: određivanje molekulske mase, hidroliza, analiza funkcionalnih grupa, metode optičkog istraživanja;
3. Razvoj metoda za sintezu prirodnih spojeva;
4. Proučavanje zavisnosti biološkog djelovanja od strukture;
5. Pojašnjenje prirode biološke aktivnosti, molekularnih mehanizama interakcije sa različitim ćelijskim strukturama ili sa njenim komponentama.
Razvoj bioorganske hemije tokom decenija povezan je sa imenima ruskih naučnika: D.I.Mendeleeva, A.M. Butlerov, N.N. Zinin, N.D. Zelinsky A.N. Belozersky N.A. Preobraženski M.M. Šemjakin, Yu.A. Ovchinnikova.
Osnivači bioorganske hemije u inostranstvu su naučnici koji su napravili mnoga velika otkrića: strukturu sekundarne strukture proteina (L. Pauling), potpunu sintezu hlorofila, vitamin B 12 (R. Woodward), upotrebu enzima u sinteza složenih organskih supstanci. uključujući gen (G. Koran) i druge
Na Uralu u Jekaterinburgu u oblasti bioorganske hemije od 1928. do 1980. godine. radio je kao šef katedre za organsku hemiju UPI, akademik I. Ya. Postovsky, poznat kao jedan od osnivača u našoj zemlji naučnog pravca traženja i sinteze lijekova i autor niza lijekova (sulfonamidi, antitumorski, antiradijacioni, antituberkuloza). Njegova istraživanja nastavljaju studenti koji rade pod rukovodstvom akademika O.N. Chupakhin, V.N. Čarušina na USTU-UPI i na Institutu za organsku sintezu im. I JA. Postovsky Ruska akademija nauka.
Bioorganska hemija je usko povezana sa zadacima medicine i neophodna je za proučavanje i razumevanje biohemije, farmakologije, patofiziologije i higijene. Sav naučni jezik bioorganske hemije, usvojena notacija i metode koje se koriste ne razlikuju se od organske hemije koju ste učili u školi
Učitavanje...