1) по растворимости 2) по степени дисперсности
3) по вязкости 4) по оптическим свойствам
17. Коллоидные частицы золя, полученного при введении в разбавленный раствор H2SO4 насыщенного раствора BaCl2, имеют _____заряд.
1) не скомпенсированный слоем противоионов 2) нулевой
3) положительный 4) отрицательный
18. Наибольшее коагулирующее действие на золь с отрицательно заряженными коллоидными частицами оказывает…
1)FeSO4 2) K3PO4 3)KCl 4) AlCl3
19. Коллоидные частицы золя, полученного при добавлении в разбавленный раствор AsCl3 насыщенного раствора Н2S, имеют ____заряд.
1) нулевой 2) не скомпенсированный слоем противоионов
3) Положительный 4) отрицательный
Модуль № 3 Низкомолекулярные биорегуляторы и биологически активные высокомолекулярные соединения (строение, свойства, участие в функционировании живых систем)
Занятие № 11
Полифункциональные соединения (многоатомные спирты и фенолы, полиамины, двухосновные карбоновые кислоты).
Значение изучения темы:
Многоатомные спирты, полифенолы, диамины и двухосновные карбоновые кислоты проявляют выраженное биологическое действие, являются предшественниками биосинтеза ряда физиологически значимых соединений (гормонов, нейтральных и полярных липидов, АТФ)
Теоретические вопросы изучения темы:
1.Многоатомные спирты: этиленгликоль, глицерол, инозитол, ксилит, сорбит..
2. Структура, особенности химических свойств многоатомных спиртов. Биологическая роль соединений в организме человека.
3. Двухатомные фенолы: гидрохинон, катехол, резорцин, строение.
4. Полифенолы ряда катехолов: дофамин (3/, 4/ -дигидроксифенилэтиламин), норадреналин (3/, 4/ -дигидроксифенил, 1-гидрокси,этиламин), адреналин (3/, 4/ -дигидроксифенил, 1-гидрокси, 2-N-метиламиноэтан), биологическая роль.
5. Важнейшие представители флавоноидов. Химические свойства флавоноидов.
6. Р-витаминная активность, антиоксидантное действие флавоноидов.
7. Полиамины: кадаверин, путресцеин, агматин, спермидин, спермин, биологическая роль. Основность двухатомных аминов, химические свойства (алкилирование, ацилирование, образование солей).
8. Двух- и трехосновные карбоновые кислоты: щавелевая, малоновая, янтарная, глутаровая, малеиновая, фумаровая, лимонная.
9. Строение карбоксильной группы, особенности химических свойств двух- и трехосновных карбоновых кислот. Кислотность, образование солей.
10. Сравнительная характеристика кислотно-основных свойств многоатомных спиртов, полифенолов, полиаминов, ди- и трикарбоновых кислот.
Задания для самостоятельного усвоения
Задание 1. Привести формулы и названия этиленгликоля (I) , глицерола (II), инозитола (III).
Ответ.
1,2-дигидрокси этан 1,2,3-тригидроксипропан гексагидроксициклогексан
Задание 2. Привести формулы и систематические названия сорбита и ксилита, использующихся в качестве сахарозаменителей в питании людей больных диабетом, ксилит часто применяют при производстве жевательных резинок (например, Дирол с ксилитом и карбамидом (мочевиной)).
Ответ: Ксилит и сорбит представляю собой многоатомные спирты, их получают восстановлением углеводов :ксилозы и глюкозы.
Пентагидроксипентан гексагидроксигексан
Задание 3. По систематическому названию привести формулы путресцина (1,4-диамаминобутан), кадаверина (1,5-диаминопентан) и агматина. Указать их биологическую роль.
Ответ.
Путресцин кадаверин агматин
Путресциин и кадаверин образуются при ферментативном дезаминировании аминокислот: аргинина, орнитина и лизина по схеме:
Аргинин агматин
Орнитин путресцин
Лизин кадаверин
Соединения могут образовываться при гниении белков, проявляют высокую основность, поэтому токсичны, обладают неприятным запахом, относятся к трупным ядам. Кадаверие используется организмом для синтеза спермидина и спермина.
Задание 4. Приведите формулы спермидина, спермина, укажите их биологическую роль.
Ответ.
спермидин
спермин
Спермидин и спермин легко взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами, участвуют в поддержании третичной структуры ДНК и РНК.
Задание 5. Описать схему биосинтеза катехоламинов. Указать биологическое действие норадреналина, адреналина.
Ответ.
Катехоламины образуются в организме в результате метаболизма фенилаланина (гидроксилирования, декарбоксилирования ) в соответствиии со схемой:
| Фенилаланин (аминокислота) | тирозин (аминокислота) |
ДОФА (дигидроксифенилаланин) дофамин
норадреналин адреналин
Дофамин –гормон, нейромедиатор, улучшает доставку кислорода, усиливает силу сердечных сокращений, работу почек, влияет на двигательную активность.
Адреналин является гормоном мозгового слоя надпочечников, дофамин и норадреналин - его предшественники. Адреналин участвует в регуляции сердечной деятельности, обмене углеводов. В стрессовых ситуациях его уровень возрастает мгновенно в 106 раз. Адреналин повышает кровяное давление, в связи с чем стрессы могут способствовать стойкому повышению давления и заболеванию сердечно-сосудистой системы.
Задание 6. На примере глицерола привести химизм качественной реакции на многоатомные спирты.
Ответ: Качественной является реакция многоатомных спиртов с Сu(ОН)2, приводящая к образованию комплексного соединения (хелата) интенсивно синего цвета.
Задание 7. Привести реакции, использующиеся для обнаружения флавоноидов (в чае, лекарственных растениях, цветах, плодах цитрусовых).
Ответ: Флавоноиды образуют комплексы желтого цвета с солями свинца (I), в кислой среде превращаются в соли пириллия (II), имеющие окраску от розового до бардового цвета. В слабо щелочной среде фравоноиды приобретают хиноидное строение (III), окраска таких соединений может изменяться от голубого до темно синего и черного цвета. Структуры II и III определяют цвет ягод, плодов, окраску цветов.
| I - желтого цвета |
| II – красногоцвета |
| III – синего цвета |
Задание 8. Многоатомные фенолы проявляют антиоксидантное действие, обусловленное высокой активностью в реакции со свободными радикалами. Приведите взаимодействие флавоноидов с гидроксильными (ОН•) и пероксильными радикалами (RO2•), образующимися в организме при окислении липидов.
Ответ: Флавоноиды, способны уничтожать свободные радикалы поэтому являются ингибиторами процессов окисления, протекающих с участием радикалов. Обозначаем ингибитор как InH.
InH + OH• In• +HOH
InH + RO2• In• + ROOH
Радикальные продукты ингибитора In•не активны и не участвуют в дальнейшем в радикальных реакциях, поскольку электронная плотность равномерно перераспределяется (делокализуется) по всей ароматической системе флавоноидов.
Задание 9. Приведите формулы и систематическое название щавелевой, малоновой, янтарной, глутаровой и фумаровой кислот.
Ответ: Формулы и систематические названия кислот приведены ниже. Все кислоты образуются в организме.
| |
| | |
| щавелевая (этандиовая) | малоновая (пропандиовая) | янтарная (бутандиовая) | |
|
|
| ||
| глутаровая (пентандиовая) | Фумаровая (транс-бутен-2-диовая)(цис-изомер –называется малеиновой кислотой) | ||
Задание 10. Приведите схему образования щавелевой кислоты и ее кальциевых солей (оксалатов), не растворимых в воде и моче. Оксалаты кальция являются причиной образования почечных камней, которые по твердости не уступают костной ткани, травмируют почку, мочеточник, вызывая сильную боль, зачастую являются причиной длительного «безпричинного» крика у младенцев.
Ответ: Щавелевая кислота в организме может образовываться из молочной, щавелевоуксусной, аскорбиновой кислот в результате их окисления и декарбоксилирования. Ниже приведена реакция образования оксалатов кальция из молочной кислоты.
Молочная кислота гликолевая кислота щавелевая кислота оксалат кальция
Задание 11. Расшифровать цепочку превращений:
Ответ:
Малеиновая кислота (А) винная кислота (выпадает в осадок при изготовлении вин)
(В) Виннокислый калий (тартрат калия) (С) Комплекс катионов меди с винной кислотой
Задания для самостоятельного решения:
1.Расшифровать цепочки превращений:
А—Эпоскиэтан, В – Этиленгликоль, С- хелат
2. .Расшифровать цепочки превращений:
А- 3-хлорпропен-1,
В- 3-хлор-пропандиол1,2,
С- глицерол
D- тринитроглицерол
3.Расшифровать цепочки превращений:
А- 2-хлорбутандиовая кислота;
В- 2-гидрокси бутандиовая кислота
С- щавелевоуксусная (2-оксобутандиовая) кислота
D- диэтиловый эфир щавелевоуксусной кислоты
4. Расшифровать цепочки превращений:
А- оксалат кальция
5.Расшифровать цепочку превращений:
А- 1,4-бензолдикарбоновая (терефталевая кислота);
В- полиэтиленгликольтерефталат (полиэфир, используется в хирургии как шовный материал).
6.
А- полиамид - капрон, используется как шовный материал.
7.По реакции с гидроксидом калия получите соли малоновой кислоты (малонаты), соли лимонной кислоты (цитраты), янтарной кислоты (сукцинаты);
8.Получите соль по реакции кадаверина с хлороводородной кислотой.
9.Напишите реакцию алкилирования и ацилирования кадаверина.
10. Приведите формулы шестиатомных спиртов ( сорбита, инозита.)
Тестовые задания для самостоятельного решения
1. Выбери среди приведенных соединений молекулу адреналина.
а) б)
в) г)
2. Формула какого соединения отвечает кверцетину (3,5,7, 3/,4/-пентагидрокси флавон)?
а) б)
в) г)
3. Среди приведенных структур определите соль винной кислоты.
а) б)
в) г)
4. Укажите формулу путресцина (тетраметилендиамина).
а) б)
в) г)
5. Какие из упомянутых ниже соединений будут взаимодействовать с Cu(OH)2?
а) этанол б) глицерол в) молочная кислота в) глицин
6. Какое соединение относится к трехатомным спиртам?
а) этиленгликоль б) сорбит в) ксилит г) глицерол
7. Какое соединение получают восстановлением глюкозы?
а) ксилит б) гиалуроновую кислоту
г) сорбит в) маннит
8. Укажите формулы соединений, относящихся к двухатомным спиртам.
а) б)
в) г)
9. Какое из предложенных оснований Бренстеда будет более сильным?
а) б)
в) г)
10. Укажите формулу глицерола (глицерина)?.
а) б)
в) г)
Занятие № 12
Гетерофункциональные соединения (аминоспирты, гидрокси- и аминокислоты, оксокислоты.
ЦЕЛЬ: Изучить особенности структуры, конформации и химических свойств гетерофункциональных соединений, участвующих в обеспечении жизнедеятельности.
Значение изучения темы:
Гетерофункциональность - признак природных соединений, участвующих в обеспечении жизнедеятельности. К гетерофункциональным соединениям относят гидрокси-, оксо-, аминокислоты, аминоспирты и др. Знание особенностей химической структуры, химических свойств этих соединений необходимо для понимания механизмов их функционирования и превращений в организме человека.
Теоретические вопросы для самостоятельного изучения:
1. Классификация и важнейшие представители природных соединений, включающих две и более характеристических групп (аминоспирты, катехоламины, ненасыщенные, гидрокси-, оксо- и аминокислоты). Классифиция амино- оксо- и гидроксикислот в зависимости от взаимного расположения характеристических групп (a-, b-, g-, d- производные). Биологическое значение амино- оксо- и гидроксикислот.
2. Пути биосинтеза некоторых биоорганических соединений: этаноламина (коламина), холина, ацетилхолина, катехоламинов (дофамина, адреналина, норадреналина).
3. Описание центров основности, кислотности у амино- гидрокси-, и оксокислот.
4. Проявление кето-енольной таутомерии (обратимой миграции атома водорода) у пировиноградной, ацетоуксусной кислоты, ацетилКоА.
5. Образование внутренней соли (бетаиновой структуры) у аминокислот.
6. Пространственное строение биоорганических соединений. Основы стереоизомерии амино- и гидроксикислот..
7. Общие и специфические свойства гетерофункциональных соединений.
Задания для решения.
Задание 1 Приведите формулы и систематические названия простейших гидрокси- и аминокислот.
Ответ: Старшей является карбокси-группа, которая определяет нумерацию углеводородной цепи. Младшие группы (гидрокси- и амино-) обозначаются префиксами, перед которыми ставится цифра, обозначающая их положение в цепи. Получаем:
Гликолевая (2-гидроксиэтановая кислота) Молочная (2-гидрокси-пропановая кислота)
Глицин (2-амино-этановая кислота) α-аланин (2-аминопропановая к-та)
Задание 2 Привести систематические названия этаноламина (коламина) (I) и холина (II). Этаноламин и холин входят в структуру и определяют названия фосфолипидов (фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина). являются предшественниками биосинтеза нейромедиатора - ацетилхолина.
Ответ: Старшей характеристической группой является гидрокси-группа, она определяет нумерацию углеродных атомов в соединении, для ее обозначения используется суффикс –ол. Для обозначения младшей группы используется префикс - амино-, группа называется первой (по алфавиту) с цифрой 2, указывающей ее положение в цепи. Получаем: 2-амино-этанол.
У холина в отличие от этаноламина амино-группа проалкилирована и замещена тремя метильными группами. В этом случае замещенная группа находится в виде соли аммония (является катионом) и обозначается как N,N,N-триметиламино. Систематическое название холина имеет вид:
N,N,N-триметиламиноэтанол.
( I ) 2-амино-этанол ( II ) N,N,N-триметиламиноэтанол
Задание 3. Привести реакции гликолевой кислоты со спиртом и аммиаком.
Ответ: Взаимодействие происходит как по амино, так и по карбоксильной группе с образованием замещенного сложного эфира и амида.
Этиловый эфир 2-этоксиэтановой кислоты
Амид 2-аминоэтановой кислоты
Задание 4 Привести реакцию ацилирования гликолевой кислоты.
Ответ. Ацилирование может быть проведено с использованием уксусного ангидрида или хлористого ацетила по схеме:
В условиях организма ацилирование осуществляется с помощью ацетилкоэнзима А или ацетилдифосфата
Задание 5. Приведите реакцию дегидратации яблочной кислоты, приводящую к образованию в организме фумаровой кислоты.
Ответ:
Задание 6. Написать схему синтеза ацетилхолина согласно схеме:
Ответ: Расшифровка цепочки превращений, приводящей к образованию ацетилхолина, приведена ниже. Продукт А- эпоксиэтан, В-этаноламин, С-холин, D- ацетилхолин. Ацетилхолин участвует в проведении нервных импульсов, определяет когнитивные способности организма (способность к обучению, запоминанию).
Задание 7. Приведите последовательность биохимических превращений, приводящих к биосинтезу ацетилхолина.
| S-аденозилметионин |
| -СO2 |
| серин | декарбоксилирование А-этаноламин | алкилирование В-холин | ацилирование С-ацетилхолин |
Ответ:
| S-аденозилметионин |
Серин-незаменимая аминокислота.
Этаноламин (коламин) - один из важнейших аминоспиртов - входит в структуру фосфолипидов, лекарственных средств.
Холин - витаминоподобное вещество, регулирующее жировой обмен.
Ацетилхолин - нейромедиатор, участвует в передаче нервного импульса, определяет когнитивные способности организма.
Задание 8. Написать реакции внутри- и межмолекулярной конденсации a, b и g аминокислот.
Ответ:
а) a-аминокислоты при нагревании претерпевают межмолекулярную дегидратацию, при этом от двух молекул кислоты отщепляются две молекулы воды:
дикетопиперазин
б) b-аминокислоты при нагревании отщепляют аммиак с образованием непредельных кислот:
β-аминомасляная кислота кротоновая кислота
в) g - аминокислоты претерпевают внутримолекулярную дегидратацию:
γ-аминомасляная кислота γ-бутиролактон или пирралидон-2
Задание 9. Распишите схему получения поли-N-винилпирролидона, использующегося в качестве кровезаменителя.
Ответ:
Пирролидон N-винилпирролидон поли-N-винилпирролидон
Задание 10 Приведите формулы и систематические названия важнейших кетокислот
I II III
Ответ:
I –пировиноградная II - ацетоуксусная III - щавелевоуксусная к-та
2-оксопропановая 3-оксобутановая 2-оксобутандиовая кислота
Задание 11. Приведите схему кето-енольной таутомерии на примере пировиноградной и эфира ацето-уксусной кислот.
Ответ:
Кето-форма енольная форма пировиноградной кислоты
Кето-форма енольная форма ацетоуксусного эфира
Задания для самостоятельного решения.
Задание 1. Выберите среди приведенных ниже кислот одно, - двух, - трехосновные: молочная (2-гидрокси пропановая), винная (2,3-дигидрокси бутандиовая), лимонная (3-гидрокси-3-карбокси-пентандиовая), пировиноградная (2-оксопропановая), малоновая. Получите сложные эфиры и амиды молочной кислоты
Задание 2 . Приведите взаимодействие винной кислоты с гидроксидом меди.
Задание 3. Напишите формулы D- и L-молочной кислоты.
Задание 4. Напишите реакцию декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты (отщепление СО2).
Задание 5. Получите диэтиловый эфир яблочной кислоты
Задание 6. Напишите реакцию дегидратации яблочной кислоты (отщепление Н2О).
Задание 7. Напишите схему биосинтеза адреналина..
Задание 8. Приведите реакцию алкилирования этаноламина, приводящую к образованию холина.
Задание 9. Приведите кето-енольную таутомерию ацетилкоэнзима А.
Задание 10. Напишите формулы D- и L-молочной кислоты.
Тестовые задания для самостоятельного решения
1. Укажите формулу холина:
а) б)
в) г)
2. Выберите из предложенных формул серин (2-амино-3-гидрокси пропановая кислота).
а) б)
в) г)
3. Выберите формулы соединений, включающих в своей структуре остаток этаноламина:
а) б)
в) г)
4. При внутримолекулярной дегидратации какого соединения получают лактоны?
а) α-гидроксипропановая кислота б) γ-аминомасляная кислота
в) γ-аминопропановая кислота в) γ-гидроксимасляная кислота
5. Укажите формулу щавелевоуксусной кислоты.
а) б)
в) г)
6. Укажите, какое соединение относится к кетокислотам
а) б)
в) г)
7. Укажите формулу ацетоуксусной (3-оксобутановой) кислоты.
а) б)
в) г)
8. Укажите енольную форму пировиноградной (2-оксопропановой) кислоты
а) б)
в) г)
9. При декарбоксилировании ацетоуксусной кислоты образуется
а) уксусная кислота б) щавелевоуксусная кислота
в) пировиноградная кислота г) ацетон
10. Какое соединение относится к гидроксикислотам?
а) молочная б) масляная
в) пировиноградная г) глутаровая
11. Какое соединение относится к гидроксикислотам?
а) яблочная б) янтарная
в) пировиноградная г) малоновая
12. Дикетопиперазин образуется при межмолекулярной дегидратации:
а) гидроксикислот б) кетокислот
в) аминокислот г) дикарбоновых кислот
12. К дикарбоновым гидроксикислотам относится
а) яблочная кислота б) винная кислота
в) фумаровая кислота г) малеиновая кислота
13. Какое соединение выполняет роль нейромедиатора?
а) этаноламин б) холин
в) ацетилхолин в) путресцин
14. Какие пары соединений являются энантиомерами?
а) б)
в) г)
Занятие № 13
Биологически важные ароматические и гетероциклические соединения.
ЦЕЛЬ . Изучить классификацию, химическое строение особенности реакционной способности важнейших ароматических и гетероциклических соединений. Познакомиться с важнейшими представителями биологически активных гетероциклических соединений: аминокислот, порфиринов, производных триптофана, имидазола, пиримидина, пурина, птеридина, гетероциклов. Знать особенности метаболизма и механизм действия витаминов-коферментов.
Значение изучения темы
В качестве фрагмента в химической структуре многих природных соединений (аминокислот, нуклеиновых кислот, витаминов, ферментов, гормонов, лекарственных препаратов) включаются гетероциклы различного строения. Без знания особенностей строения и свойств гетероциклов нельзя понять свойства этих биологически активных веществ, их роль в организме человека. Знание классификации и свойств гетероциклов будет востребовано в дальнейшем при изучении медико- биологических и клинических дисциплин, таких как биохимия, фармакология, клиническая фармакология, физиология, патологическая физиология и др.
I .Теоретические вопросы для изучения темы
1. Классификация ароматических, пяти- и шестичленных одно, двух и полигетероатомных гетероциклов.
2. Признаки ароматичности, устойчивость бензола, тиофена, пиррола, фурана энергия делокализации.
3. Структура порфина. Устойчивость гема. Продукты окисления гема. Билирубин.
4. Метаболизм триптофана, схема образования серотонина и мелатонина, их биологическое действие.
5. Структура биотина, его биологическая роль. Биотинзависимые реакции переноса карбоксильных групп.
6. Пиридоксальфосфат: Реакции, происходящие с участием пиридоксальфосфата: декарбоксилирование, переаминирование и рацемизация.
7. Лактам-лактимная таутомерия на примере урацила, цитозина, тимина, характер таутомерных превращений у пурина, гипоксантина, ксантина.
8. Структура тиамина (витамина В1), его коферментная форма (кокарбоксилаза). Биологическое действие тиамина.
9. Фолиевая кислота. Возможность модификации структуры фолиевой кислоты
(подмены остатка ПАБК остатками сульфаниламидных препаратов) для создания лекарственных средств (сульфаниламидных препаратов) способных предотвращать размножение микроорганизмов.
10. Структура рибофлавина (витамина В2) -фактора роста живых организмов. Структура флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД).
Дата: 2019-02-02, просмотров: 347.
