Bioorganik kimyo fanining predmeti. organik birikmalarning tasnifi, tuzilishi, reaktivligi Jeyms Dyui Uotson Jerar, Gerxard Charlz Frederik. Bioorganik kimyo (BOK), uning tibbiyotdagi ahamiyati Bioorganik kimyo nima
Organiklarning tuzilishi va izomeriyasi
ulanishlar.
Kimyoviy bog'lanish va o'zaro ta'sir
organik birikmalardagi atomlar.
Kimyoviy reaksiyalar turlari.
Poli- va geterofunksional
ulanishlar.
Asosiy darslik - Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I.
Bioorganik kimyo.
Ma’ruza va o‘quv qo‘llanma matni “Bioorganik kimyo
savol-javoblar” TDU veb-saytiga qarang http://tgumed.ru
"Talabalarga yordam" yorlig'i, "Ma'ruzalar bo'yicha
o‘quv rejasidagi fanlar”. Va, albatta, VK
Bioorganik kimyo hayot jarayonlarida ishtirok etuvchi moddalarning tuzilishi va xossalarini ularning biologik bilimlari bilan bog‘liq holda o‘rganadi.
Bioorganik kimyo moddalarning tuzilishi va xossalarini o'rganadibilan bog'liq holda, hayotiy jarayonlarda ishtirok etish
ularning biologik funktsiyalarini bilish.
Asosiy tadqiqot ob'ektlari biologik hisoblanadi
polimerlar (biopolimerlar) va bioregulyatorlar.
Biopolimerlar
–
yuqori molekulyar og'irlik
tabiiy
barcha tirik mavjudotlarning strukturaviy asosi bo'lgan birikmalar
organizmlar va jarayonlarda ma'lum rol o'ynaydi
hayotiy faoliyat. Biopolimerlarga peptidlar va
oqsillar, polisaxaridlar (uglevodlar), nuklein kislotalar. IN
Ushbu guruhga lipidlar ham kiradi, ular o'zlari emas
yuqori molekulyar birikmalardir, lekin ichida
tana odatda boshqa biopolimerlar bilan bog'lanadi.
Bioregulyatorlar kimyoviy ta'sir ko'rsatadigan birikmalardir
metabolizmni tartibga soladi. Bularga vitaminlar,
gormonlar, ko'plab sintetik biologik faol
birikmalar, shu jumladan dorilar.
Organizmda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar to'plamiga metabolizm yoki metabolizm deyiladi. Hujayralarda hosil bo'ladigan moddalar
Organizmda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar to'plamimetabolizm yoki metabolizm deb ataladi. Moddalar
o'simlik va hayvonlarning hujayralari, to'qimalari va organlarida hosil bo'ladi
metabolizm jarayonida metabolitlar deyiladi.
Metabolizm ikki yo'nalishni o'z ichiga oladi - katabolizm va
anabolizm.
Katabolizm deganda kiruvchi moddalarning parchalanish reaksiyalari tushuniladi
tanaga ovqat bilan. Qoida tariqasida, ular organik birikmalarning oksidlanishi bilan birga keladi va ularni chiqarish bilan davom etadi
energiya.
Anabolizm - murakkab molekulalarning sintezi
oddiyroq bo'lganlar, bu esa tirik organizmning strukturaviy elementlarining shakllanishi va yangilanishiga olib keladi.
Metabolik jarayonlar fermentlar ishtirokida sodir bo'ladi,
bular. hujayralarda mavjud bo'lgan o'ziga xos oqsillar
organizm va biokimyoviy katalizator rolini o'ynaydi
jarayonlar (biokatalizatorlar).
Metabolizm
katabolizmanabolizm
Biopolimerlarning parchalanishi
ta'kidlash bilan
energiya
Biopolimerlarning sintezi
so'rilishi bilan
energiya
Glitserin va
yog 'kislotasi
Organik birikmalar tuzilishi nazariyasining asosiy tamoyillari A.M. Butlerov
1. Molekuladagi atomlar ma'lum bir joyda joylashganularning valentligiga ko'ra ketma-ketliklar.
Organik moddalardagi uglerod atomining valentligi
ulanishlar to'rtga teng.
2. Moddalarning xossalari faqat nimaga bog'liq
atomlar va ular qanday miqdorda tarkibga kiradi
molekulalar, balki ular joylashgan tartibda ham
bir-biriga bog'langan.
3. Atomlar yoki atomlar guruhini tashkil etuvchi
molekulalar bir-biriga ta'sir qiladi, sabab bo'ladi
kimyoviy faollik va reaktsiyaga bog'liq
molekulalarning qobiliyati.
4. Moddalarning xossalarini o'rganish ularni aniqlash imkonini beradi
kimyoviy tuzilishi.
H o m o l o g h i c y r a y d
Gomologikqator
Bir qator strukturaviy o'xshash birikmalar mavjud
o'xshash kimyoviy xossalari, qaysi individual
qator a'zolari bir-biridan faqat miqdori bilan farqlanadi
guruhlar -CH2- homologik qator va guruh deyiladi
CH2 - homologik farq.
Har qanday homolog seriyaning a'zolari juda ko'p
Aksariyat reaksiyalar xuddi shunday davom etadi (istisno
faqat seriyaning birinchi a'zolarini tashkil qiladi). Shuning uchun, bilish
qatorning faqat bitta a'zosining kimyoviy reaktsiyalari, bu bilan mumkin
xuddi shunday deb ta'kidlashning yuqori ehtimoli bilan
o'zgarishlar turi qolgan a'zolar bilan ham sodir bo'ladi
gomologik qator.
Har qanday gomologik qatorni olish mumkin
atomlar orasidagi munosabatlarni aks ettiruvchi umumiy formula
ushbu seriyaning a'zolarida uglerod va vodorod; bu formula
gomologik qatorning umumiy formulasi deyiladi.
Organik birikmalarning uglerod skeletining tuzilishiga ko'ra tasnifi
Organik birikmalarning funktsional guruhlar mavjudligiga ko'ra tasnifi
Funktsional guruhSinf
Misol
halogen atomlari (F, Cl, Br, I) halogen hosilalari CH3CH2Cl (xloroetan)
gidroksil (-OH)
spirtlar (fenollar)
CH3CH2OH (etanol)
tiol yoki merkapto- (- tiollar (merkaptanlar) CH3CH2SH (etanetiol)
SN)
efir (–O–)
efirlar
CH3CH2–O–CH2CH3
(dietil
efir)
efir
karboksil-C BMT
efirlar
CH3CH2COOCH3 (metil asetat)
karboksilik kislotalar CH3COOH (sirka kislotasi)
amid –S ONN2
amidlar
karbonil (–C=O)
sulfo- (-SO3H)
amino- (-NH2)
aldegidlar va
ketonlar
sulfonik kislotalar
aminlar
nitro- (-NO2)
nitro birikmalari
kislotalar
CH3CONH2 (asetamid)
CH3CHO (etanal)
CH3COCH3 (propanon)
SN3SO3N (metansülfonik kislota)
CH3CH2NH2
(etilamin,
asosiy amin)
CH3NHCH3
(dimetilamin,
ikkilamchi amin)
CH3CH2NO2 (nitroetan)
Organik birikmalarning nomenklaturasi
Organik birikmalarning izomeriyasi
Ikki yoki undan ortiq alohida moddalar mavjud bo'lsabir xil miqdoriy tarkib (molekulyar formula),
lekin bir-biridan bog`lanish ketma-ketligi bilan farqlanadi
atomlar va (yoki) ularning kosmosdagi joylashuvi, keyin esa umuman
Bunday holda ular izomerlar deb ataladi.
Ushbu birikmalarning tuzilishi boshqacha bo'lganligi sababli
izomerlarning kimyoviy yoki fizik xossalari
har xil.
Izomeriya turlari: strukturaviy (tuzilma izomerlari) va
stereoizomerizm (fazoviy).
Strukturaviy izomeriya uch xil bo'lishi mumkin:
- uglerod skeletining izomeriyasi (zanjir izomerlari),
- pozitsiya izomerlari (bir nechta bog'lanish yoki funktsional
guruhlar),
- funksional guruhning izomerlari (sinflararo).
Stereoizomerizm bir necha bo'linadi
konfiguratsiya
yoqilgan
konformatsion
Va
Bu geometrik izomeriya
Samolyot polarizatsiyalangan yorug'lik
Optik faollik belgilari:- assimetrik uglerod atomining mavjudligi;
- molekulyar simmetriya elementlarining yo'qligi
Adrenalinning enantiomerlari
oqsil
Anion
Yassi
markaz
sirt
ishg'ol qilinmagan
Yassi
Anion
sirt
markaz
band
(+) - adrenalin
(-) - adrenalin
to'liqsiz
yozishmalar
past
faoliyat
to'liq
yozishmalar
yuqori
faoliyat
Enantiomerlarning biologik faolligi
asparaginDARVON
analjezik
NOVRAD
antitussiv dori
oyna
L-asparagin
D-asparagin
(qushqo'nmasdan)
(no'xatdan)
achchiq ta'mi
shirin ta'mi
enantiomerlar
Talidomid qurbonlari
Organik birikmalarning kislotaliligi va asosligi
Bronsted kislotalar (protik kislotalar) -mumkin bo'lgan neytral molekulalar yoki ionlar
proton berish (proton donorlari).
Odatda Bronsted kislotalari karboksilik kislotalardir
kislotalar. Ular zaif kislotali xususiyatlarga ega
fenollar va spirtlarning gidroksil guruhlari, shuningdek tio-,
amino va imino guruhlari.
Bronsted asoslar neytral molekulalar yoki
protonni qabul qilishga qodir ionlar (akseptorlar
protonlar).
Odatda Bronsted asoslari aminlardir.
Amfolitlar - birikmalar, molekulalarda
tarkibida ham kislotali, ham
asosiy guruhlar.
Bronsted bo'yicha kislotalar va asoslar turlari
Novokain molekulasidagi asosiy markazlar
Dori vositalarining suvda eruvchan shakllarini olish uchun asosiy xususiyatlardan foydalanish
Asosiyxususiyatlari
dorivor
dorilar
Ularning suvda eruvchan shakllarini olish uchun ishlatiladi.
Kislotalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, birikmalar bilan
ionli bog'lar - suvda yaxshi eriydigan tuzlar.
Ha, in'ektsiya uchun novokain
gidroxlorid shaklida qo'llaniladi.
eng kuchli asosiy markaz,
proton qo'shilgan
Moddalarning kislota-asos xossalari va ularning organizmga kirishi
lipidmembrana
Oshqozon pH 1
UNS
lipid
membrana
qon plazmasi
pH 7,4
UNS
OSOSN3
Oshqozon pH 1
+
OSOSN3
NH3
SOOOOSCH3
SOO-
NH2
NH2
OSOSN3
Ichak pH 7-8
qon plazmasi
pH 7,4
Ichak pH 7-8
Kislotali dorilar oshqozondan yaxshiroq so'riladi (pH 1-3),
va dorilar yoki ksenobiotik asoslarning so'rilishi faqat sodir bo'ladi
ular oshqozondan ichakka o'tgandan keyin (pH 7-8). Davomida
Bir soat ichida atsetilsalitsil kislotasining deyarli 60% kalamushlarning oshqozonidan so'riladi.
kislota va yuborilgan dozaning atigi 6% anilin. Sichqonlarning ichaklarida
Anilinning qabul qilingan dozasining 56% allaqachon so'riladi. Bunday zaif poydevor
kofein kabi (rKVH + 0,8), bir vaqtning o'zida ancha ko'proq so'riladi
daraja (36%), chunki oshqozonning yuqori kislotali muhitida ham kofein
asosan ionlashtirilmagan holatda bo'ladi.
Organik kimyoda reaksiyalar turlari
Organik reaktsiyalar quyidagilarga ko'ra tasniflanadiquyidagi belgilar:
1. Reaktivlarning elektron tabiatiga ko'ra.
2. Reaksiya jarayonida zarrachalar sonining o'zgarishi bilan.
3. O'ziga xos xususiyatlar asosida.
4. Elementar mexanizmlarga ko'ra
reaktsiyalar bosqichlari.
Reagentlarning elektron tabiatiga ko'ra reaktsiyalar ajralib turadi: nukleofil, elektrofil va erkin radikal
Erkin radikallar elektr neytral zarralardirjuftlashtirilmagan elektronga ega bo'lish, masalan: Cl, NO2.
Erkin radikal reaksiyalar alkanlarga xosdir.
Elektrofil reagentlar kationlar yoki molekulalardir
o'z-o'zidan yoki katalizator ishtirokida
elektron juft yoki uchun ortib yaqinlik bor
molekulalarning manfiy zaryadlangan markazlari. Bularga kiradi
H+, Cl+, +NO2, +SO3H, R+ kationlari va erkin molekulalar
orbitallar AlCl3, ZnCl2 va boshqalar.
Elektrofil reaktsiyalar alkenlarga, alkinlarga,
aromatik birikmalar (qo'sh bog'lanishda qo'shilish,
proton almashinuvi).
Nukleofil reagentlar anionlar yoki molekulalardir
elektron zichligi oshgan markazlarga ega. Ularga
kabi anionlar va molekulalar kiradi
HO-, RO-, Cl-, Br-, RCOO-, CN-, R-, NH3, C2H5OH va boshqalar. O'zgartirish bo'yicha
davomida zarrachalar soni
reaksiyalar ajralib turadi
almashtirish reaktsiyalari,
qo'shilishlar,
ajratish
(yo'q qilish),
parchalanish
Reaksiyalarning ma'lum xususiyatlariga ko'ra tasnifi
Reaktivlik har doim hisobga olinadi
faqat reaktsion sherikga nisbatan.
Kimyoviy transformatsiya paytida, odatda
butun molekula ta'sir qilmaydi, lekin uning faqat bir qismi -
reaktsiya markazi.
Organik birikma o'z ichiga olishi mumkin
bir nechta teng bo'lmagan reaktsiya markazlari.
Reaksiyalar izomerik mahsulotlarga olib kelishi mumkin.
Reaktsiyaning selektivligi - sifatli
xarakterli ma'no ustunlik qiladi
dan reaksiya bir yo'nalishda boradi
bir nechta mumkin.
Regioselektivlik mavjud,
xemoselektivlik, reaksiyaning stereoselektivligi.
Organik kimyoda reaksiyalarning selektivligi
Regioselektivlik - bo'yicha imtiyozli reaktsiyamolekulaning bir nechta reaksiya markazlaridan biri.
CH3-CH2-CH3 + Br2
SN3-SNVr-SN3 + NVr
Ikkinchi izomer 1-bromopropan amalda hosil bo'lmaydi.
Kimyoselektivlik - bo'yicha imtiyozli reaktsiya
tegishli funktsional guruhlardan biri.
Stereoselektivlik - reaktsiyada imtiyozli shakllanish
bir nechta mumkin bo'lgan stereoizomerlardan biri. Ko'p funktsiyali birikmalar o'z ichiga oladi
bir nechta bir xil funktsional guruhlar.
Geterofunksional birikmalar tarkibiga kiradi
turli xil funktsional guruhlar.
Geteropolifunksional
birikmalar ikkalasini ham o'z ichiga oladi
har xil va bir xil
funktsional guruhlar.
Poli- va geterofunksional birikmalarning xossalari
Har bir guruh poli- va geterofunksionalbirikmalar bilan bir xil reaksiyalarga kirishishi mumkin
monofunksionalda tegishli guruh
ulanishlar Poli- va o'ziga xos xususiyatlari
heterofunksional birikmalar
Tsiklizatsiya reaktsiyalari
Xelat komplekslarining hosil bo'lishi Antidotlar sifatida ko'p funktsiyali birikmalar
Og'ir metallarning toksik ta'siri
oqsillarning tiol guruhlarini bog'lash. Natijada, ular inhibe qilinadi
tananing hayotiy fermentlari.
Antidotlarning ta'sir qilish printsipi kuchli shakllanishdir
og'ir metallar ionlari bilan komplekslar.
BIOORGANIK KIMYO, asosan, organik va fizik kimyo, shuningdek, fizika va matematika usullaridan foydalangan holda, organik moddalarning tuzilishi va ularning biologik funktsiyalari o'rtasidagi bog'liqlikni o'rganadi. Bioorganik kimyo tabiiy birikmalar kimyosini to'liq qamrab oladi va biokimyo va molekulyar biologiya bilan qisman mos keladi. Biologik ahamiyatga ega tabiiy birikmalar - asosan biopolimerlar (oqsillar, nuklein kislotalar, polisaxaridlar va aralash biopolimerlar) va past molekulyar biologik faol moddalar - vitaminlar, gormonlar, antibiotiklar, toksinlar va boshqalar, shuningdek, tabiiy moddalarning sintetik analoglari uni o'rganish ob'ektidir. aralashmalar, dorilar, pestitsidlar va boshqalar.
Bioorganik kimyo mustaqil soha sifatida 20-asrning 2-yarmida tabiiy birikmalarning anʼanaviy kimyosiga asoslangan biokimyo va organik kimyoning kesishmasida paydo boʻldi. Uning shakllanishi L. Pauling (oqsillardagi polipeptid zanjirining fazoviy tuzilishining asosiy elementlari sifatida a-spiral va b-tuzilmaning kashf etilishi), A. Todd (nukleotidlarning kimyoviy tuzilishini oydinlashtirish va) nomlari bilan bog'liq. dinukleotidning birinchi sintezi), F.Senger (oqsillardagi aminokislotalar ketma-ketligini aniqlash va uning yordamida insulinning birlamchi tuzilishini dekodlash usulini ishlab chiqish), V.Dyu Vigneol (izolyatsiya qilish, tuzilishi va kimyoviy sintezini o'rnatish) peptid gormonlari - oksitotsin va vazopressin), D. Barton va V. Prelog (konformatsion tahlil), R. Vudvord (ko'plab murakkab tabiiy birikmalarning to'liq kimyoviy sintezi, shu jumladan rezerpin, xlorofil, B 12 vitamini) va boshqalar; SSSRda N.D.Zelinskiy, A.N.Belozerskiy, I.N.Nazarov, N.A.Preobrajenskiy va boshqalarning asarlari katta rol oʻynadi.1960-yillarning boshlarida SSSRda bioorganik kimyo boʻyicha tadqiqotlarning tashabbuskori M.M.Shemyakin edi. Xususan, u ionoforlar funktsiyasini bajaradigan tsiklik depsipeptidlarni o'rganish bo'yicha ish boshladi (keyinchalik keng rivojlandi). 1970-80-yillarda mahalliy bioorganik kimyoning etakchisi Yu.A. Ovchinnikov, uning rahbarligi ostida o'nlab oqsillarning tuzilishi, shu jumladan membrana oqsillari (birinchi marta) - bakteriorhodopsin va qoramol vizual rodopsin tashkil etilgan.
Bioorganik kimyoning asosiy yo'nalishlariga quyidagilar kiradi:
1. Tabiiy birikmalarni ajratib olish va tozalash usullarini ishlab chiqish. Shu bilan birga, tozalash darajasini nazorat qilish uchun ko'pincha o'rganilayotgan moddaning o'ziga xos biologik funktsiyasi qo'llaniladi (masalan, antibiotikning tozaligi uning mikroblarga qarshi faolligi bilan, gormonning ma'lum biologik ta'siri bilan boshqariladi. jarayon va boshqalar). Murakkab tabiiy aralashmalarni ajratishda ko'pincha yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasi va elektroforez usullari qo'llaniladi. 20-asrning oxiridan boshlab, alohida komponentlarni izlash va izolyatsiya qilish o'rniga, ma'lum bir birikmalar sinfining tarkibiy qismlarining maksimal mumkin bo'lgan soni uchun biologik namunalarning umumiy skriningi o'tkazildi (qarang Proteomika ).
2. O`rganilayotgan moddalarning tuzilishini aniqlash. Tuzilish deganda nafaqat molekuladagi atomlarning tabiati va bog'lanish tartibini belgilash, balki ularning fazoviy joylashuvi ham tushuniladi. Buning uchun turli usullar qo'llaniladi, birinchi navbatda kimyoviy (gidroliz, oksidlovchi bo'linish, o'ziga xos reagentlar bilan ishlov berish), bu ma'lum tuzilishga ega bo'lgan oddiyroq moddalarni olish imkonini beradi, ulardan asl moddaning tuzilishi qayta tiklanadi. Ayniqsa, oqsillar va nuklein kislotalar kimyosida standart masalalarni tez yechish imkonini beruvchi avtomatik qurilmalar: aminokislotalar va nukleotidlar tarkibini miqdoriy aniqlash uchun analizatorlar va oqsillar va nukleotidlardagi aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligini aniqlash uchun sekvenserlar keng qo'llaniladi. nuklein kislotalar. Biopolimerlarning tuzilishini o'rganishda muhim rol o'ynaydigan fermentlar, ayniqsa ularni qat'iy belgilangan bog'lanishlar (masalan, glutamin kislotasi, prolin, arginin va lizin qoldiqlarida peptid bog'larining parchalanish reaktsiyalarini katalizlovchi proteinazlar yoki) polinukleotidlardagi fosfodiester aloqalarini maxsus ravishda ajratuvchi cheklovchi fermentlar). Tabiiy birikmalarning tuzilishi haqidagi ma'lumotlar fizik tadqiqot usullari - asosan massa spektrometriyasi, yadro magnit-rezonansi va optik spektroskopiya yordamida ham olinadi. Kimyoviy va fizik usullarning samaradorligini oshirish nafaqat tabiiy birikmalarni, balki xarakterli, maxsus kiritilgan guruhlar va etiketli atomlarni o'z ichiga olgan ularning hosilalarini bir vaqtning o'zida tahlil qilish orqali erishiladi (masalan, bakteriyalar - ma'lum bir birikma ishlab chiqaruvchilarni o'z ichiga olgan muhitda o'stirish orqali. bu birikmaning prekursorlari, boyitilgan barqaror yoki radioaktiv izotoplar). Murakkab oqsillarni o'rganish natijasida olingan ma'lumotlarning ishonchliligi mos keladigan genlarning tuzilishini bir vaqtning o'zida o'rganish bilan sezilarli darajada oshadi. Molekulalarning fazoviy tuzilishi va ularning kristall holatdagi analoglari rentgen nurlari difraksion analizi bilan o‘rganiladi. Ba'zi hollarda ruxsat 0,1 nm dan kam qiymatlarga etadi. Yechimlar uchun eng informatsion usul NMR nazariy konformatsion tahlil bilan birgalikda hisoblanadi. Qo'shimcha ma'lumotlar optik spektral tahlil usullari (elektron va lyuminestsent spektrlar, doiraviy dikroizm spektrlari va boshqalar) bilan ta'minlanadi.
3. Tabiiy birikmalarning ham, ularning analoglarining ham sintezi. Ko'p hollarda kimyoviy yoki kimyoviy-fermentativ sintez kerakli moddani katta (tayyorlovchi) miqdorda olishning yagona usuli hisoblanadi. Nisbatan oddiy past molekulyar birikmalar uchun qarshi sintez oldindan aniqlangan strukturaning to'g'riligi uchun muhim mezon bo'lib xizmat qiladi. Oqsillar va polinukleotidlarning avtomatik sintezatorlari yaratildi, ular sintez vaqtini sezilarli darajada qisqartirishi mumkin; ularning yordami bilan bir necha yuz monomer birliklarini o'z ichiga olgan bir qator oqsillar va polinukleotidlar sintez qilindi. Kimyoviy sintez tabiiy bo'lmagan dori vositalarini olishning asosiy usuli hisoblanadi. Tabiiy moddalarga kelsak, u ko'pincha biosintezni to'ldiradi yoki raqobatlashadi.
4. Biologik faol moddaning ta'siri yo'naltirilgan hujayra va molekulyar maqsadni aniqlash, uning tirik hujayra va uning tarkibiy qismlari bilan o'zaro ta'sirining kimyoviy mexanizmini yoritib berish. Ta'sir qilishning molekulyar mexanizmini tushunish, biologik tizimlarni o'rganish uchun vosita sifatida ko'pincha juda yuqori faollikka ega (masalan, toksinlar) biomolekulalardan samarali foydalanish uchun zarurdir; u oldindan belgilangan xususiyatlarga ega yangi, amaliy jihatdan muhim moddalarni maqsadli sintez qilish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Bir qator hollarda (masalan, asab tizimining faoliyatiga ta'sir qiluvchi peptidlarni o'rganishda), shu tarzda olingan moddalar kerakli yo'nalishda o'zgargan dastlabki tabiiy prototipga nisbatan sezilarli darajada faollashgan.
Bioorganik kimyo tibbiyot va qishloq xoʻjaligi (vitaminlar, gormonlar, antibiotiklar va boshqa dori vositalari ishlab chiqarish, oʻsimliklarning oʻsish stimulyatorlari, hayvonlarning, shu jumladan, hasharotlar xulq-atvorini tartibga soluvchi moddalar ishlab chiqarish), kimyo, oziq-ovqat va mikrobiologiya sanoatining amaliy masalalarini hal qilish bilan chambarchas bogʻliq. Bioorganik kimyo va gen injeneriyasi usullarini uyg'unlashtirish natijasida oqsil-peptid tabiatga ega murakkab, biologik muhim moddalarni, jumladan, inson insulini, a -, b- va g-interferonlar va inson o'sish gormoni.
Lit.: Dugas G., Penny K. Bioorganik kimyo. M., 1983; Ovchinnikov Yu.A. Bioorganik kimyo. M., 1996 yil.
Reja 1. Bioorganik kimyoning predmeti va ahamiyati 2. Organik birikmalarning tasnifi va nomenklaturasi 3. Organik molekulalarni tasvirlash usullari 4. Bioorganik molekulalardagi kimyoviy bog lanish 5. Elektron effektlar. Molekuladagi atomlarning o'zaro ta'siri 6. Kimyoviy reaksiyalar va reagentlarning tasnifi 7. Kimyoviy reaksiyalarning mexanizmlari haqida tushuncha 2.
Bioorganik kimyo fanining predmeti 3 Bioorganik kimyo - tirik organizmlar almashinuvida ishtirok etuvchi organik kelib chiqishi kimyoviy birikmalarining tuzilishi, xossalari va biologik funktsiyalarini o'rganadigan kimyo fanining mustaqil tarmog'i.
Bioorganik kimyoning oʻrganish obʼyektlari boʻlib past molekulyar biomolekulalar va biopolimerlar (oqsillar, nuklein kislotalar va polisaxaridlar), bioregulyatorlar (fermentlar, gormonlar, vitaminlar va boshqalar), tabiiy va sintetik fiziologik faol birikmalar, shu jumladan toksik taʼsir koʻrsatadigan dori vositalari va moddalardir. Biomolekulalar - tirik organizmlarning bir qismi bo'lgan bioorganik birikmalar bo'lib, hujayra tuzilmalarini shakllantirish va biokimyoviy reaktsiyalarda ishtirok etish uchun ixtisoslashgan, metabolizm (metabolizm) va tirik hujayralar va umuman ko'p hujayrali organizmlarning fiziologik funktsiyalarining asosini tashkil qiladi. 4 Bioorganik birikmalarning tasnifi
Metabolizm - bu organizmda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar yig'indisi (in vivo). Metabolizm metabolizm deb ham ataladi. Metabolizm ikki yo'nalishda - anabolizm va katabolizmda sodir bo'lishi mumkin. Anabolizm - bu nisbatan oddiy moddalardan murakkab moddalarning organizmda sintezi. Bu energiya sarflanishi (endotermik jarayon) bilan sodir bo'ladi. Katabolizm, aksincha, murakkab organik birikmalarning oddiyroqlarga bo'linishidir. Bu energiya chiqishi bilan sodir bo'ladi (ekzotermik jarayon). Metabolik jarayonlar fermentlar ishtirokida sodir bo'ladi. Fermentlar organizmda biokatalizator rolini o'ynaydi. Fermentlarsiz biokimyoviy jarayonlar yo umuman sodir bo'lmaydi, yoki juda sekin davom etadi va organizm hayotni saqlab qololmaydi. 5
Bioelementlar. Bioorganik birikmalar tarkibiga har qanday organik molekulaning asosini tashkil etuvchi uglerod atomlaridan (C) tashqari, vodorod (H), kislorod (O), azot (N), fosfor (P) va oltingugurt (S) ham kiradi. . Ushbu bioelementlar (organogenlar) tirik organizmlarda jonsiz narsalardagi tarkibidan 200 baravar ko'p miqdorda to'plangan. Belgilangan elementlar biomolekulalarning elementar tarkibining 99% dan ortig'ini tashkil qiladi. 6
Bioorganik kimyo organik kimyoning chuqurligidan vujudga kelgan va uning g'oyalari va usullariga asoslanadi. Rivojlanish tarixida organik kimyo quyidagi bosqichlarga ega: empirik, analitik, strukturaviy va zamonaviy. Insonning organik moddalar bilan birinchi tanishuvidan to 18-asr oxirigacha boʻlgan davr empirik hisoblanadi. Bu davrning asosiy natijasi shundaki, odamlar elementar tahlilning muhimligini va atom va molekulyar massalarni o'rnatishni angladilar. Vitalizm nazariyasi - hayot kuchi (Berzelius). Analitik davr 19-asrning 60-yillarigacha davom etdi. Bu 19-asrning birinchi choragi oxiridan boshlab vitalistik nazariyaga qattiq zarba bergan bir qator istiqbolli kashfiyotlar qilinganligi bilan ajralib turdi. Bu seriyaning birinchisi Berzeliusning shogirdi, nemis kimyogari Wöhler edi. U 1824 yilda bir qator kashfiyotlar qildi - siyanogendan oksalat kislota sintezi: (CN) 2 HOOC - COOH r. – ammoniy siyanatdan karbamid sintezi: NH 4 CNO NH 2 – C – NH 2 O 8
1853-yilda C.Jerard «turlar nazariyasi»ni ishlab chiqdi va undan organik birikmalarni tasniflashda foydalandi. Jerarning fikriga ko'ra, quyidagi to'rtta asosiy turdagi moddalardan murakkabroq organik birikmalar olinishi mumkin: HHHH turi HHHH O turi SUV H Cl tipi VODOD XLORIDI HHHHN N tipi AMMONIK 1857 yildan boshlab F. A. Kekule taklifi bilan uglevodorodlar tasniflana boshladi. metan turi HHHNNHH C 9 sifatida
Organik birikmalar tuzilishi nazariyasining asosiy qoidalari (1861) 1) molekulalardagi atomlar bir-biri bilan valentligiga muvofiq kimyoviy bog’lar orqali bog’langan; 2) organik moddalar molekulalaridagi atomlar bir-biri bilan ma'lum ketma-ketlikda bog'lanadi, bu molekulaning kimyoviy tuzilishini (strukturasini) belgilaydi; 3) organik birikmalarning xossalari nafaqat ularning tarkibidagi atomlarning soni va tabiatiga, balki molekulalarning kimyoviy tuzilishiga ham bog'liq; 4) organik molekulalarda bir-biriga bog'langan va bog'lanmagan atomlar o'rtasida o'zaro ta'sir mavjud; 5) moddaning kimyoviy tuzilishini uning kimyoviy o'zgarishlarini o'rganish orqali aniqlash mumkin va aksincha, uning xususiyatlarini moddaning tuzilishi bilan tavsiflash mumkin. 10
Organik birikmalar tuzilishi nazariyasining asosiy qoidalari (1861) Strukturaviy formula - molekuladagi atomlarning bog'lanish ketma-ketligi tasviridir. Yalpi formula - CH 4 O yoki CH 3 OH Strukturaviy formula Soddalashtirilgan struktura formulalari ba'zan ratsional deb ataladi Molekulyar formula - molekuladagi har bir element atomlari sonini ko'rsatadigan organik birikma formulasi. Masalan: C 5 H 12 - pentan, C 6 H 6 - benzin va boshqalar. o'n bir
Bioorganik kimyoning rivojlanish bosqichlari Bir tomondan organik kimyoning kontseptual tamoyillari va metodologiyasini, ikkinchi tomondan molekulyar biokimyo va molekulyar farmakologiyani o'zida mujassam etgan alohida bilim sohasi sifatida bioorganik kimyo XX asrda bioorganik kimyoning rivojlanishi asosida shakllandi. tabiiy moddalar va biopolimerlar kimyosi. Zamonaviy bioorganik kimyo V. Shtayn, S. Mur, F. Sanger (aminokislotalar tarkibini tahlil qilish va peptidlar va oqsillarning birlamchi tuzilishini aniqlash), L. Poling va X. Astberi (aniqlash) ishlari tufayli fundamental ahamiyatga ega bo'ldi. -spiral va -strukturaning tuzilishi va oqsil molekulalarining biologik funksiyalarini amalga oshirishdagi ahamiyati, E.Chargaff (nuklein kislotalarning nukleotid tarkibining xususiyatlarini dekodlash), J.Uotson, Fr. Krik, M. Uilkins, R. Franklin (DNK molekulasining fazoviy tuzilishining qonuniyatlarini o'rnatish), G. Korani (kimyoviy gen sintezi) va boshqalar. 14
Organik birikmalarning uglerod skeletining tuzilishi va funksional guruhining tabiatiga ko'ra tasnifi Organik birikmalarning ko'pligi kimyogarlarni ularni tasniflashga undadi. Organik birikmalarni tasniflash ikkita tasnif mezoniga asoslanadi: 1. Uglerod skeletining tuzilishi 2. Funksional guruhlarning tabiati Uglerod skeletining tuzilishi usuliga ko ra tasnifi: 1. Asiklik (alkanlar, alkenlar, alkinlar, alkadienlar); 2. Tsiklik 2.1. Karbotsiklik (alitsiklik va aromatik) 2.2. Geterotsiklik 15 Tsiklik birikmalar alifatik deb ham ataladi. Bularga ochiq uglerod zanjiri bo'lgan moddalar kiradi. Asiklik birikmalar to'yingan (yoki to'yingan) C n H 2n+2 (alkanlar, parafinlar) va to'yinmagan (to'yinmagan) ga bo'linadi. Ikkinchisiga alkenlar C n H 2n, alkinlar C n H 2n -2, alkadienlar C n H 2n -2 kiradi.
16 Tsiklik birikmalar molekulalari ichida halqalarni (sikllarni) o'z ichiga oladi. Agar tsikllarda faqat uglerod atomlari bo'lsa, unda bunday birikmalar karbotsiklik deyiladi. O'z navbatida, karbotsiklik birikmalar alitsiklik va aromatiklarga bo'linadi. Alitsiklik uglevodorodlarga (sikloalkanlarga) siklopropan va uning gomologlari - siklobutan, siklopentan, siklogeksan va boshqalar kiradi. Agar siklik tizimga uglevodoroddan tashqari boshqa elementlar ham kirsa, bunday birikmalar geterosiklik deb tasniflanadi.
Funktsional guruhning tabiati bo'yicha tasnifi Funktsional guruh - bu ma'lum bir tarzda bog'langan atom yoki atomlar guruhi bo'lib, ularning organik moddalar molekulasida mavjudligi xarakterli xususiyatlarni va uning u yoki bu birikmalar sinfiga tegishliligini belgilaydi. . Funktsional guruhlarning soni va bir jinsliligiga qarab, organik birikmalar mono-, poli- va geterofunksionallarga bo'linadi. Bir funktsional guruhga ega bo'lgan moddalar monofunksional deyiladi, bir nechta bir xil funktsional guruhlarga ega bo'lgan moddalar ko'p funktsional deyiladi. Bir nechta turli funktsional guruhlarni o'z ichiga olgan birikmalar geterofunksionaldir. Xuddi shu sinfdagi birikmalarning gomologik qatorlarga birlashtirilishi muhim. Gomologik qator - bir xil funktsional guruhlarga va bir xil tuzilishga ega bo'lgan organik birikmalar qatori; gomologik qatorning har bir vakili oldingisidan doimiy birlik (CH 2) bilan farqlanadi, bu gomologik farq deb ataladi. Gomologik qator a'zolari gomologlar deyiladi. 17
Organik kimyoda nomenklatura tizimlari - trivial, ratsional va xalqaro (IUPAC) Kimyoviy nomenklatura - bu alohida kimyoviy moddalarning nomlari, ularning guruhlari va sinflari, shuningdek ularning nomlarini tuzish qoidalari Kimyoviy nomenklatura - bu alohida kimyoviy moddalar nomlari to'plami. moddalar, ularning guruhlari va sinflari, shuningdek ularning nomlarini tuzuvchi qoidalar. Arzimas (tarixiy) nomenklatura moddalarni olish jarayoni (pirogallol - gallat kislotasining piroliz mahsuloti), u olingan manba (chumoli kislotasi) va boshqalar bilan bog'liq. Birikmalarning trivial nomlari tabiiy va geterotsiklik birikmalar kimyosida (sitral, geraniol, tiofen, pirrol, xinolin va boshqalar) keng qo'llaniladi.Trivial (tarixiy) nomenklatura moddalarni olish jarayoni bilan bog'liq (pirogallol piroliz mahsuloti). gallik kislotasi), kelib chiqish manbai, undan olingan (chumoli kislotasi) va boshqalar. Birikmalarning arzimas nomlari tabiiy va geterotsiklik birikmalar (sitral, geraniol, tiofen, pirrol, xinolin va boshqalar) kimyosida keng qo'llaniladi. Ratsional nomenklatura organik birikmalarni gomologik qatorlarga bo'lish tamoyiliga asoslanadi. Ma'lum bir gomologik qatordagi barcha moddalar ushbu seriyaning eng oddiy vakili - birinchi yoki ba'zan ikkinchisining hosilalari deb hisoblanadi. Xususan, alkanlar uchun - metan, alkenlar uchun - etilen va boshqalar Ratsional nomenklatura organik birikmalarni gomologik qatorlarga bo'lish tamoyiliga asoslanadi. Ma'lum bir gomologik qatordagi barcha moddalar ushbu seriyaning eng oddiy vakili - birinchi yoki ba'zan ikkinchisining hosilalari deb hisoblanadi. Xususan, alkanlar uchun - metan, alkenlar uchun - etilen va boshqalar. 18
Xalqaro nomenklatura (IUPAC). Zamonaviy nomenklatura qoidalari 1957 yilda Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqining (IUPAC) 19-kongressida ishlab chiqilgan. Radikal funksional nomenklatura. Bu nomlar funktsional sinf nomiga (spirt, efir, keton va boshqalar) asoslanadi, undan oldin uglevodorod radikallari nomlari keladi, masalan: alilxlorid, dietil efir, dimetil keton, propil spirti va boshqalar. Nomenklaturani almashtirish. Nomenklatura qoidalari. Ota-ona tuzilmasi - bu birikma nomi ostida joylashgan molekulaning (molekulyar skeletning) strukturaviy qismi, alitsiklik birikmalar uchun atomlarning asosiy uglerod zanjiri va karbotsiklik birikmalar uchun tsikl. 19
Organik molekulalardagi kimyoviy bog'lanish Kimyoviy bog'lanish tashqi elektron qobiqlar (atomlarning valent elektronlari) va atom yadrolari o'rtasidagi o'zaro ta'sir hodisasi bo'lib, u butun molekula yoki kristalning mavjudligini belgilaydi. Qoidaga ko'ra, elektronni qabul qiladigan yoki beradigan yoki umumiy elektron juftligini hosil qiluvchi atom tashqi elektron qobig'ining asil gazlar konfiguratsiyasiga o'xshash konfiguratsiyaga ega bo'lishga intiladi. Kimyoviy bog'lanishning quyidagi turlari organik birikmalar uchun xarakterlidir: - ionli bog' - kovalent bog' - donor - akseptor bog' - vodorod bog'i Bundan tashqari kimyoviy bog'larning yana bir qancha turlari mavjud (metall, bir elektronli, ikki elektronli uch markazli). , lekin ular organik birikmalarda deyarli uchramaydi. 20
Organik birikmalardagi bog'lanish turlari Organik birikmalarning eng xarakterlisi kovalent bog'lanishdir. Kovalent bog'lanish atomlarning o'zaro ta'siri bo'lib, u umumiy elektron juftligini hosil qilish orqali amalga oshiriladi. Ushbu turdagi bog'lanish elektromanfiylik qiymatlari o'xshash bo'lgan atomlar o'rtasida hosil bo'ladi. Elektromanfiylik - boshqa atomlardan elektronlarni o'ziga jalb qilish qobiliyatini ko'rsatadigan atomning xususiyati. Kovalent bog'lanish qutbli yoki qutbsiz bo'lishi mumkin. Elektromanfiylik qiymati bir xil bo'lgan atomlar o'rtasida qutbsiz kovalent bog'lanish paydo bo'ladi
Organik birikmalardagi bog lanish turlari Elektromanfiylik qiymatlari har xil bo lgan atomlar o rtasida qutbli kovalent bog lanish hosil bo ladi. Bunda bog'langan atomlar qisman zaryad oladi d+d+ d-d- Kovalent bog'lanishning maxsus kichik turi donor-akseptor bog'idir. Oldingi misollarda bo'lgani kabi, bu turdagi o'zaro ta'sir umumiy elektron juftligi mavjudligi bilan bog'liq, lekin ikkinchisi bog'ni tashkil etuvchi (donor) atomlardan biri tomonidan ta'minlanadi va boshqa atom (akseptor) tomonidan qabul qilinadi 24.
Organik birikmalardagi bog'lanish turlari Elektromanfiylik qiymatlari jihatidan bir-biridan katta farq qiladigan atomlar o'rtasida ion bog'lanish hosil bo'ladi. Bunday holda, kamroq elektronegativ elementdan (ko'pincha metall) elektron ko'proq elektronegativ elementga to'liq o'tadi. Ushbu elektron o'tish kamroq elektron manfiy atomda musbat zaryad va ko'proq elektronegativ atomda manfiy zaryad paydo bo'lishiga olib keladi. Shunday qilib, zaryadlari qarama-qarshi bo'lgan ikkita ion hosil bo'ladi, ular o'rtasida elektrovalent ta'sir mavjud. 25
Organik birikmalardagi bog'lanish turlari Vodorod bog'i - yuqori qutbli bog'langan vodorod atomi va kislorod, ftor, azot, oltingugurt va xlorning elektron juftlari o'rtasidagi elektrostatik o'zaro ta'sir. Ushbu turdagi o'zaro ta'sir ancha zaif o'zaro ta'sirdir. Vodorod bog'lanishi molekulalararo yoki molekulyar bo'lishi mumkin. Molekulalararo vodorod aloqasi (etil spirtining ikki molekulasi o'rtasidagi o'zaro ta'sir) Salitsil aldegididagi molekulyar vodorod aloqasi 26
Organik molekulalardagi kimyoviy bog'lanish Kimyoviy bog'lanishning zamonaviy nazariyasi elektronlar va atom yadrolaridan tashkil topgan tizim sifatida molekulaning kvant mexanik modeliga asoslanadi. Kvant mexanikasi nazariyasining asosiy kontseptsiyasi atom orbitalidir. Atom orbitali - elektronlarni topish ehtimoli maksimal bo'lgan fazoning bir qismi. Shunday qilib, bog'lanishni har biri qarama-qarshi spinli bitta elektronni olib yuradigan orbitallarning o'zaro ta'siri ("qoplash") sifatida ko'rish mumkin. 27
Atom orbitallarining gibridlanishi Kvant mexanik nazariyasiga ko'ra, atom hosil qilgan kovalent bog'lanishlar soni bir elektronli atom orbitallari soni (juftlanmagan elektronlar soni) bilan belgilanadi. O'zining asosiy holatidagi uglerod atomi faqat ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega, ammo elektronning 2s dan 2 pz ga o'tishi to'rtta kovalent bog'lanishni hosil qilish imkonini beradi. Uglerod atomining to'rtta juftlanmagan elektronga ega bo'lgan holati "hayajonlangan" deb ataladi. Uglerod orbitallari teng emasligiga qaramay, atom orbitallarining gibridlanishi tufayli to'rtta ekvivalent bog'lanish hosil bo'lishi mumkinligi ma'lum. Gibridlanish - bu turli shakldagi va energiya jihatidan o'xshash bir nechta orbitallardan bir xil shakl va sondagi bir xil miqdordagi orbitallarning hosil bo'lishi hodisasidir. 28
Organik molekulalardagi uglerod atomining gibrid holatlari BIRINCHI GIBRID HOLA S atomi sp 3 gibridlanish holatida bo`lib, to`rtta s bog` hosil qiladi, to`rtta gibrid orbital hosil qiladi, ular tetraedr (bog`lanish burchagi) s bog` 31 shaklida joylashadi.
Organik molekulalardagi uglerod atomining gibrid holatlari IKKINCHI GIBRID HOVLAT C atomi sp 2 gibridlanish holatida bo'lib, uchta s-bog' hosil qiladi, uchta gibrid orbital hosil qiladi, ular tekis uchburchak shaklida joylashgan (bog'lanish burchagi 120). s-bog'lar p-bog' 32
Organik molekulalardagi uglerod atomining gibrid holatlari UCHINCHI GIBRID HOLA S atomi sp-gibridlanish holatida bo'lib, ikkita s-bog' hosil qiladi, ikkita gibrid orbital hosil qiladi, ular bir chiziqda joylashgan (bog'lanish burchagi 180) s-bog'lar p. - obligatsiyalar 33
Kimyoviy bog'lanishlarning xarakteristikalari POLING shkalasi: F-4.0; O – 3,5; Cl - 3,0; N – 3,0; Br - 2,8; S – 2,5; C-2,5; H-2.1. farq 1.7
Kimyoviy bog'lanishlarning xarakteristikalari Bog'larning qutblanishi - tashqi omillar ta'sirida elektron zichligining siljishi. Bog'larning qutblanishi - elektron harakatchanlik darajasi. Atom radiusi ortishi bilan elektronlarning qutblanish qobiliyati ortadi. Shuning uchun Uglerod - galogen bog ning qutblanish qobiliyati quyidagicha ortadi: C-F 
Elektron effektlar. Molekuladagi atomlarning oʻzaro taʼsiri 39 Zamonaviy nazariy tushunchalarga koʻra, organik molekulalarning reaktivligi kovalent bogʻ hosil qiluvchi elektron bulutlarning siljishi va harakatchanligi bilan oldindan belgilanadi. Organik kimyoda elektronlar siljishining ikki turi ajratiladi: a) -bog` tizimida sodir bo`ladigan elektron siljishlar, b) -bog`lar tizimi orqali uzatiladigan elektron siljishlar. Birinchi holda, induktiv effekt deb ataladigan narsa, ikkinchisida - mezomer effekti sodir bo'ladi. Induktiv effekt - bu aloqalar tizimidagi molekula atomlari orasidagi elektron manfiylik farqi natijasida yuzaga keladigan elektron zichligi (polyarizatsiya) ning qayta taqsimlanishi. -bog'larning arzimas qutblanishi tufayli induktiv effekt tezda yo'qoladi va 3-4 bog'lanishdan keyin deyarli ko'rinmaydi.
Elektron effektlar. Molekuladagi atomlarning oʻzaro taʼsiri 40 Induktiv effekt tushunchasini K.Ingold kiritgan va u quyidagi belgilarni ham kiritgan: –I-taʼsir oʻrinbosar bilan elektron zichligi kamayishida +I-taʼsir. o'rinbosar tomonidan elektron zichligi ortishi holati ijobiy induktiv ta'sir alkil radikallar tomonidan namoyon bo'ladi (CH 3, C 2 H 5 - va boshqalar). Uglerod atomiga bog'langan barcha boshqa o'rinbosarlar salbiy induktiv ta'sir ko'rsatadi.
Elektron effektlar. Molekuladagi atomlarning o'zaro ta'siri 41 Mezomer effekt - konjugatsiyalangan tizim bo'ylab elektron zichligini qayta taqsimlash. Konjugatsiyalangan tizimlarga organik birikmalar molekulalari kiradi, ularda qo'sh va bitta bog'lar almashinadi yoki p-orbitalda bir juft elektronga ega bo'lgan atom qo'sh bog' yonida joylashganda. Birinchi holda, - kelishik, ikkinchi holatda, p, - kelishik sodir bo'ladi. Birlashtirilgan tizimlar ochiq va yopiq elektron konfiguratsiyalarda keladi. Bunday birikmalarga 1,3-butadien va benzin misol bo'la oladi. Bu birikmalarning molekulalarida uglerod atomlari sp 2 gibridlanish holatida bo`lib, gibrid bo`lmagan p-orbitallar tufayli o`zaro bir-birining ustiga chiqadigan va yagona elektron bulutini hosil qiluvchi -bog`lar hosil qiladi, ya'ni konjugatsiya sodir bo`ladi.
Elektron effektlar. Molekuladagi atomlarning o'zaro ta'siri 42 Mezomerik effektning ikki turi mavjud - musbat mezomer effekt (+M) va salbiy mezomer effekt (-M). Ijobiy mezomer effekt konjugatsiyalangan tizimga p-elektronlarni ta'minlovchi o'rinbosarlar tomonidan namoyon bo'ladi. Bularga quyidagilar kiradi: -O, -S -NH 2, -OH, -OR, Hal (galogenlar) va manfiy zaryadli yoki yolg'iz elektron juftiga ega bo'lgan boshqa o'rinbosarlar. Salbiy mezomer effekt konjugatsiyalangan tizimdan elektron zichligini o'zlashtiradigan o'rinbosarlarga xosdir. Bularga turli elektron manfiylikka ega bo'lgan atomlar o'rtasida bir nechta bog'lanishga ega bo'lgan o'rinbosarlar kiradi: - N0 2; -SO 3 H; >C=O; -COON va boshqalar. Mezomerik effekt egilgan strelka orqali grafik tarzda aks ettiriladi, u elektronning siljish yoʻnalishini koʻrsatadi.Induksion effektdan farqli oʻlaroq, mezomer effekt oʻchmaydi. U interfeys zanjirining uzunligidan qat'i nazar, butun tizim bo'ylab to'liq uzatiladi. C=O; -COON va boshqalar. Mezomerik effekt egilgan strelka orqali grafik tarzda aks ettiriladi, u elektronning siljish yoʻnalishini koʻrsatadi.Induksion effektdan farqli oʻlaroq, mezomer effekt oʻchmaydi. Interfeys zanjirining uzunligidan qat'iy nazar, u butun tizim bo'ylab to'liq uzatiladi."> 
Kimyoviy reaksiyalar turlari 43 Kimyoviy reaksiyani reaktiv va substratning o'zaro ta'siri deb hisoblash mumkin. Molekulalarda kimyoviy bog‘lanishning uzilishi va hosil bo‘lish usuliga ko‘ra organik reaksiyalar quyidagilarga bo‘linadi: a) gomolitik b) geterolitik c) molekulyar Gomolitik yoki erkin radikal reaksiyalar bog‘ning gomolitik ajralishi natijasida, har bir atomda bittadan elektron qolganda sodir bo‘ladi. , ya'ni radikallar hosil bo'ladi. Gomolitik parchalanish yuqori haroratda, yorug'lik kvantining ta'sirida yoki katalizda sodir bo'ladi.
Geterolitik yoki ionli reaksiyalar shunday boradiki, bir juft bogʻlovchi elektronlar atomlardan birining yonida qoladi va ionlar hosil boʻladi. Elektron juftiga ega bo'lgan zarracha nukleofil deb ataladi va manfiy zaryadga (-) ega. Elektron jufti bo'lmagan zarracha elektrofil deb ataladi va musbat zaryadga ega (+). 44 Kimyoviy reaksiyalarning turlari
Kimyoviy reaksiya mexanizmi 45 Reaksiya mexanizmi deganda berilgan reaksiyani tashkil etuvchi elementar (oddiy) bosqichlar yig`indisi tushuniladi. Reaktsiya mexanizmi ko'pincha quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi: elektrofil, nukleofil yoki erkin radikal hosil bo'lishi bilan reagentning faollashishi. Reaktivni faollashtirish uchun odatda katalizator kerak bo'ladi. Ikkinchi bosqichda faollashtirilgan reagent substrat bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bunda oraliq zarrachalar (oraliq moddalar) hosil bo'ladi. Ikkinchisiga -komplekslar, -komplekslar (karbokationlar), karbanionlar va yangi erkin radikallar kiradi. Yakuniy bosqichda ikkinchi bosqichda hosil bo'lgan oraliq mahsulotga (dan) zarrachaning qo'shilishi yoki yo'q qilinishi yakuniy reaktsiya mahsulotining shakllanishi bilan sodir bo'ladi. Agar reagent faollashganda nukleofil hosil qilsa, bu nukleofil reaktsiyalardir. Ular N harfi bilan belgilanadi - (indeksda). Agar reagent elektrofil hosil qilsa, reaksiyalar elektrofil (E) deb tasniflanadi. Xuddi shu narsani erkin radikal reaktsiyalar (R) haqida ham aytish mumkin.
Nukleofillar manfiy zaryadli yoki elektron zichligi boyitilgan atomga ega boʻlgan reaktivlardir: 1) anionlar: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal - va boshqa anionlar; 2) yakka juft elektronli neytral molekulalar: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH va boshqalar; 3) ortiqcha elektron zichligi bo'lgan molekulalar (bo'lgan - bog'lar). Elektrofillar musbat zaryadga yoki elektron zichligi kamaygan atomga ega bo'lgan reaktivlardir: 1) kationlar: H + (proton), HSO 3 + (vodorod sulfoniy ioni), NO 2 + (nitroniy ioni), NO (nitrosoniy ioni) va boshqalar. kationlar; 2) bo'sh orbitali bo'lgan neytral molekulalar: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (Lyuis kislotalari), SO 3; 3) atomdagi elektron zichligi kamaygan molekulalar. 46
49
50
51
52
Salom! Ko'pgina tibbiyot talabalari biokimyo deb ham ataladigan bioorganik kimyoni o'rganishmoqda.
Ba'zi universitetlarda bu fan test bilan, boshqalarida esa imtihon bilan tugaydi. Ba'zida shunday bo'ladiki, bitta universitetdagi test boshqa universitetdagi imtihon bilan solishtirish mumkin.
Mening universitetimda bioorganik kimyo birinchi kurs oxirida yozgi sessiyada imtihon sifatida qabul qilindi. Aytish kerakki, BOC birinchi navbatda dahshatli bo'lgan va "buni o'tkazib yuborish mumkin emas" degan fikrni ilhomlantiradigan mavzulardan biridir. Bu, ayniqsa, organik kimyo bo'yicha zaif asosga ega bo'lgan odamlar uchun to'g'ri keladi (va, g'alati, tibbiyot universitetlarida ularning bir nechtasi bor).
Turli universitetlarda bioorganik kimyoni o'rganish dasturlari juda xilma-xil bo'lishi mumkin va o'qitish usullari bundan ham farq qilishi mumkin.
Biroq, talabalar uchun talablar hamma joyda taxminan bir xil. Oddiy qilib aytganda, bioorganik kimyodan 5 ball bilan o'tish uchun siz bir qator organik moddalarning nomlarini, xususiyatlarini, tuzilish xususiyatlarini va tipik reaktsiyalarini bilishingiz kerak.
O‘qituvchimiz, hurmatli professor materialni go‘yo har bir talaba maktabdagi organik kimyo bo‘yicha eng yaxshi talabadek taqdim etdi (bioorganik kimyo esa maktab organik kimyosining murakkab kursidir). Ehtimol, u o'z yondashuvida to'g'ri bo'lgan, har bir kishi eng yuqori cho'qqiga chiqishga intilishi va eng yaxshi bo'lishga harakat qilishi kerak. Biroq, bu dastlabki 2-3 sinfda materialni qisman tushunmagan ba'zi talabalar semestr o'rtalariga yaqin hamma narsani tushunishni to'xtatib qo'yishiga olib keldi.
Men ushbu materialni yozishga qaror qildim, chunki men shunchaki talaba edim. Maktabda men noorganik kimyoni juda yaxshi ko'rardim, lekin men doimo organik moddalar bilan kurashardim. Yagona davlat imtihoniga tayyorgarlik ko'rayotganimda ham, men noorganika bo'yicha barcha bilimlarimni mustahkamlash strategiyasini tanladim va shu bilan birga faqat organik moddalar bazasini birlashtirdim. Aytgancha, bu kirish nuqtalari nuqtai nazaridan menga deyarli teskari ta'sir ko'rsatdi, ammo bu boshqa voqea.
O'qitish metodikasi haqida bejiz aytganim yo'q, chunki bizniki ham g'ayrioddiy edi. Darhol, deyarli birinchi sinfda bizga qo'llanmalar ko'rsatildi, unga ko'ra biz testlarni, keyin esa imtihonni topshirishimiz kerak edi.
Bioorganik kimyo - testlar va imtihonlar
Bizning butun kursimiz 4 ta asosiy mavzuga bo'lingan bo'lib, ularning har biri test darsi bilan yakunlandi. Birinchi juftlikdagi to'rtta testning har biri uchun bizda allaqachon savollar bor edi. Ular, albatta, qo'rqinchli edi, lekin ayni paytda ular harakatlanish uchun o'ziga xos xarita bo'lib xizmat qildilar.
Birinchi sinov juda oddiy edi. U asosan nomenklaturaga, ahamiyatsiz (kundalik) va xalqaro nomlarga va, albatta, moddalar tasnifiga bag'ishlangan edi. Bundan tashqari, u yoki bu shaklda aromatiklik belgilariga tegildi.
Birinchisidan keyingi ikkinchi sinov ancha qiyinroq tuyuldi. U erda ketonlar, aldegidlar, spirtlar, karboksilik kislotalar kabi moddalarning xossalari va reaktsiyalarini tasvirlash kerak edi. Masalan, aldegidlarning eng tipik reaksiyalaridan biri kumush oyna reaksiyasidir. Juda chiroyli manzara. Agar biron-bir aldegidga Tollens reaktivi, ya'ni OH qo'shsangiz, probirka devorida oynaga o'xshash cho'kmani ko'rasiz, u shunday ko'rinadi: 
Uchinchi sinov ikkinchisiga nisbatan unchalik dahshatli ko'rinmadi. Har bir inson allaqachon reaktsiyalarni yozishga va tasniflarga ko'ra xususiyatlarni eslab qolishga odatlangan. Uchinchi testda biz ikkita funktsional guruhga ega bo'lgan birikmalar - aminofenollar, aminokislotalar, okso kislotalar va boshqalar haqida gapirdik. Bundan tashqari, har bir chiptada uglevodlar haqida kamida bitta chipta mavjud edi.
Bioorganik kimyo bo'yicha to'rtinchi sinov deyarli butunlay oqsillar, aminokislotalar va peptid aloqalariga bag'ishlandi. RNK va DNKni to'plashni talab qiladigan savollar alohida e'tiborga loyiq edi.
Aytgancha, aminokislota aynan shunday ko'rinadi - siz aminokislotalarni (bu rasmda sariq rangga bo'yalgan) va karboksilik kislota guruhini (bu lilak) ko'rishingiz mumkin. To'rtinchi sinovda biz ushbu toifadagi moddalar bilan shug'ullanishimiz kerak edi. 
Har bir test taxtada o'tkazildi - talaba barcha kerakli xususiyatlarni reaktsiyalar ko'rinishida tavsiflashi va tushuntirishi kerak. Misol uchun, agar siz ikkinchi testdan o'tayotgan bo'lsangiz, chiptangizda spirtli ichimliklarning xususiyatlari mavjud. O'qituvchi sizga aytadi - propanolni oling. Propanol formulasini va uning xususiyatlarini ko'rsatish uchun 4-5 tipik reaktsiyani yozing. Oltingugurt o'z ichiga olgan birikmalar kabi ekzotik narsalar ham bo'lishi mumkin. Hatto bitta reaksiya mahsuloti indeksidagi xatolik meni ko'pincha keyingi urinishgacha (bir haftadan keyin) ushbu materialni o'rganishga majbur qildi. Qo'rqinchlimi? Qattiqmi? Albatta!
Biroq, bu yondashuv juda yoqimli yon ta'sirga ega. Muntazam seminar mashg'ulotlarida bu qiyin edi. Ko'pchilik testlarni 5-6 marta topshirdi. Ammo imtihon juda oson kechdi, chunki har bir chiptada 4 ta savol bor edi. Aynan o'rganilgan va hal qilingan har bir testdan bittadan.
Shuning uchun, men bioorganik kimyo bo'yicha imtihonga tayyorgarlik ko'rishning nozik tomonlarini tasvirlamayman. Bizning holatlarimizda, barcha tayyorgarlik testlarga qanday tayyorgarlik ko'rganimizga bog'liq edi. Men to'rtta testning har biridan ishonchli tarzda o'tdim - imtihondan oldin o'zingizning qoralamalaringizni ko'rib chiqing, eng asosiy reaktsiyalarni yozing va hamma narsa darhol tiklanadi. Gap shundaki, organik kimyo juda mantiqiy fan. Esda tutishingiz kerak bo'lgan narsa - bu reaktsiyalarning katta qatorlari emas, balki mexanizmlarning o'zi.
Ha, shuni ta'kidlaymanki, bu barcha elementlar bilan ishlamaydi. Bir kun oldin eslatmalaringizni o'qib, dahshatli anatomiyadan o'ta olmaysiz. Bir qator boshqa narsalar ham o'ziga xos xususiyatlarga ega. Tibbiyot maktabingiz bioorganik kimyoni boshqacha o'rgatgan bo'lsa ham, siz tayyorgarlikni sozlashingiz va buni mendan biroz boshqacha qilishingiz kerak bo'lishi mumkin. Nima bo'lganda ham sizga omad, ilmni tushuning va seving!
“ … Juda ko'p ajoyib voqealar bo'lgan,
Endi unga hech narsa mumkin emasdek tuyuldi ”
L. Kerroll "Alisa mo''jizalar mamlakatida"
Bioorganik kimyo ikki fan: kimyo va biologiya chegarasida rivojlangan. Hozirgi vaqtda ularga tibbiyot va farmakologiya qo'shildi. Bu to‘rtta fanning barchasida fizik tadqiqot, matematik tahlil va kompyuter modellashtirishning zamonaviy usullaridan foydalaniladi.
1807 yilda J.Ya. Berzelius tirik tabiatda keng tarqalgan zaytun moyi yoki shakar kabi moddalarni chaqirish kerakligini taklif qildi organik.
Bu vaqtga kelib, ko'plab tabiiy birikmalar allaqachon ma'lum bo'lgan, keyinchalik ular uglevodlar, oqsillar, lipidlar va alkaloidlar sifatida aniqlana boshlagan.
1812 yilda rus kimyogari K.S. Kirchhoff kraxmalni kislota bilan qizdirib shakarga aylantirdi, keyinchalik glyukoza deb ataladi.
1820 yilda frantsuz kimyogari A. Brakonno, oqsilni jelatin bilan davolash orqali u keyinchalik birikmalar sinfiga kiruvchi glitsin moddasini oldi. Berzelius nomli aminokislotalar.
Organik kimyoning tug'ilgan kunini 1828 yilda nashr etilgan asar deb hisoblash mumkin F. Velera, birinchi bo'lib tabiiy kelib chiqadigan moddani sintez qilgan – karbamid- ammoniy siyanat noorganik birikmasidan.
1825 yilda fizik Faraday London shahrini yoritish uchun ishlatilgan gazdan ajratilgan benzol. Benzolning mavjudligi London lampalarining tutunli alangasini tushuntirishi mumkin.
1842 yilda N.N. Zinin sintez amalga oshirildi z anilin,
1845 yilda A.V. F.Vollerning shogirdi Kolbe boshlang'ich elementlardan (uglerod, vodorod, kislorod) sirka kislotasi - shubhasiz, tabiiy organik birikmani sintez qildi.
1854 yilda P. M. Bertlot stearin kislotasi bilan qizdirilgan glitserin va yog'lardan ajratilgan tabiiy birikma bilan bir xil bo'lgan tristearin olingan. Keyinchalik P.M. Berthelot tabiiy yog'lardan ajratilmagan boshqa kislotalarni oldi va tabiiy yog'larga juda o'xshash birikmalar oldi. Bu bilan frantsuz kimyogari nafaqat tabiiy birikmalarning analoglarini, balki ularni ham olish mumkinligini isbotladi. o'xshash va ayni paytda tabiiydan farq qiladigan yangilarini yaratish.
19-asrning ikkinchi yarmida organik kimyoning koʻpgina yirik yutuqlari tabiiy moddalarni sintez qilish va oʻrganish bilan bogʻliq.
1861 yilda nemis kimyogari Fridrix Avgust Kekule fon Stradonitz (ilmiy adabiyotlarda doimo oddiygina Kekule deb ataladi) darslik nashr etdi, unda u organik kimyoni uglerod kimyosi deb ta'riflagan.
1861-1864 yillarda. Rus kimyogari A.M. Butlerov organik birikmalar tuzilishining yagona nazariyasini yaratdi, bu barcha mavjud yutuqlarni yagona ilmiy asosga o'tkazish imkonini berdi va organik kimyo fanining rivojlanishiga yo'l ochdi.
Xuddi shu davrda D.I.Mendeleyev. elementlar xossalari oʻzgarishining davriy qonunini kashf etgan va shakllantirgan olim sifatida butun dunyoga mashhur boʻlib, “Organik kimyo” darsligini nashr ettirdi. Bizning ixtiyorimizda uning 2-nashri mavjud (tuzatilgan va kengaytirilgan, "Jamoat manfaati" hamkorligi nashri, Sankt-Peterburg, 1863. 535 bet.)
Buyuk olim o‘z kitobida organik birikmalar va hayotiy jarayonlar o‘rtasidagi bog‘liqlikni aniq belgilab bergan: "Biz organizmlar tomonidan ishlab chiqarilgan ko'plab jarayonlar va moddalarni sun'iy ravishda, tanadan tashqarida ko'paytirishimiz mumkin. Shunday qilib, qonga singib ketgan kislorod ta'sirida hayvonlarda yo'q bo'lgan oqsil moddalari ammoniy tuzlari, karbamid, shilimshiq shakar, benzoy kislotasi va odatda siydik bilan ajralib chiqadigan boshqa moddalarga aylanadi... Alohida olganda, har bir hayotiy hodisa emas. ba'zi bir maxsus kuchning natijasi, lekin tabiatning umumiy qonunlariga muvofiq sodir bo'ladi" O'sha paytda bioorganik kimyo va biokimyo hali paydo bo'lmagan edi
mustaqil yo'nalishlar, dastlab ular birlashtirildi fiziologik kimyo, lekin asta-sekin ular barcha yutuqlar asosida ikkita mustaqil fanga aylandi.
Bioorganik kimyoni o'rganuvchi fan asosan organik, analitik, fizik kimyo, shuningdek, matematika va fizika usullaridan foydalangan holda organik moddalarning tuzilishi va ularning biologik funktsiyalari o'rtasidagi bog'liqlik
Ushbu fanning asosiy farqlovchi xususiyati moddalarning biologik faolligini ularning kimyoviy tuzilishini tahlil qilish bilan bog'liq holda o'rganishdir.
Bioorganik kimyoning o'rganish ob'ektlari: biologik muhim tabiiy biopolimerlar - oqsillar, nuklein kislotalar, lipidlar, past molekulyar og'irlikdagi moddalar - vitaminlar, gormonlar, signal molekulalari, metabolitlar - energiya va plastmassa almashinuvida ishtirok etadigan moddalar, sintetik preparatlar.
Bioorganik kimyoning asosiy vazifalari quyidagilardan iborat:
1. Dori vositalarining (masalan, gormonning faollik darajasiga qarab) sifatini baholashda tibbiy usullardan foydalangan holda tabiiy birikmalarni ajratib olish va tozalash usullarini ishlab chiqish;
2. Tabiiy birikmaning tuzilishini aniqlash. Kimyoning barcha usullari qo'llaniladi: molekulyar og'irlikni aniqlash, gidroliz, funktsional guruhlarni tahlil qilish, optik tadqiqot usullari;
3. Tabiiy birikmalarni sintez qilish usullarini ishlab chiqish;
4. Biologik ta'sirning tuzilishga bog'liqligini o'rganish;
5. Biologik faollik mohiyatini, turli hujayra tuzilmalari yoki uning tarkibiy qismlari bilan o'zaro ta'sirining molekulyar mexanizmlarini oydinlashtirish.
O'nlab yillar davomida bioorganik kimyoning rivojlanishi rus olimlarining nomlari bilan bog'liq: D.I.Mendeleeva, A.M. Butlerov, N.N.Zinin, N.D.Zelinskiy A.N.Belozerskiy N.A.Preobrazhenskiy M.M.Shemyakin, Yu.A. Ovchinnikova.
Xorijda bioorganik kimyoning asoschilari ko‘plab yirik kashfiyotlar qilgan olimlardir: oqsillarning ikkilamchi strukturasining tuzilishi (L.Pauling), xlorofillning to‘liq sintezi, vitamin B 12 (R.Vudvord), fermentlardan foydalanish. murakkab organik moddalar sintezi. shu jumladan gen (G. Qur'on) va boshqalar
Yekaterinburgdagi Uralsda 1928 yildan 1980 yilgacha bioorganik kimyo sohasida. UPI organik kimyo kafedrasi mudiri, akademik I.Ya.Postovskiy bo‘lib ishlagan, mamlakatimizda dori vositalarini izlash va sintez qilish ilmiy yo‘nalishi asoschilaridan biri va bir qator dori vositalari (sulfanilamidlar, tumorga qarshi, nurlanishga qarshi, silga qarshi).Izlanishlarini akademiklar O.N.Chupaxin, V.N. Charushin USTU-UPI va nomidagi Organik sintez institutida. VA MEN. Postovskiy nomidagi Rossiya Fanlar akademiyasi.
Bioorganik kimyo tibbiyotning vazifalari bilan chambarchas bog'liq bo'lib, biokimyo, farmakologiya, patofiziologiya va gigienani o'rganish va tushunish uchun zarurdir. Bioorganik kimyoning barcha ilmiy tili, qabul qilingan belgilar va qo'llaniladigan usullar maktabda o'qigan organik kimyodan farq qilmaydi.
Yuklanmoqda...