Биологическая активность и строение молекулы

Строение вещества. В этом разделе изучается строение атомов и молекул, а также агрегатные состояния веществ. В экспериментальных исследованиях строения молекул наибольщее применение получил метод молекулярной спектроскопии. При изучении агрегатных состояний рассматриваются взаимодействия молекул в газах, жидкостях и кристаллах. Этот раздел имеет важное значение для фармации. Подавляющее большинство лекарственных веществ представляет собой сложные органические соединения с несколькими функциональными группами в молекуле. Химическая структура соединений определяет их биологическую активность. Установление химической структуры соединений методами молекулярной спектроскопии и выяснение связи с биологической активностью представляют собой важные проблемы фармации. [c.9]

При расшифровке третичной структуры белков решающую роль сыграл рентгенографический метод, который в 1957 г. позволил английскому исследователю Кендрью впервые определить третичную структуру миоглобина. В дальнейшем рентгеноструктурный анализ позволил установить пространственное строение многих других белков и связать его с их биологической функцией. Так, молекула лизоцима — фермента, расщепляющего полисахариды — имеет трехмерную структуру, показанную на рис. 67. Стрелкой показана впадина, представляющая собой активный центр фермента сюда подходит молекула полисахарида, подвергающегося расщеплению. [c.642]

Синапсы — это область функциональных контактов между плазматическими мембранами нейронов. Вещества, влияющие на нервную активность, такие, как эндогенные нейромедиаторы или многочисленные экзогенные лекарственные препараты (например, местные анестетики, нейротоксины), действуют на уровне мембраны. Биологические или патологические изменения в нервной системе часто возникают как следствие изменений нейрональных мембран. Следовательно, в описание основ нейрохимии нужно обязательно включать сведения об образовании и свойствах биологических мембран. В гл. 2 и 3 рассматривается строение молекул веществ, входящих в состав мембран, описываются модели мембран, а также функционирование и [c.26]

Выделенный ими половой аттрактант обладал биологической активностью в настолько малых концентрациях, что, по существу, несколько молекул этого вещества вызывали очень сильную реакцию у самцов возбуждение заставляло их характерным образом поднимать и опускать крылья (фиг. 7). Установлено химическое строение этого полового аттрактанта его формула приведена ниже- [c.53]

Весьма важной проблемой является установление связей между строением и биологической активностью белковых молекул. Приведем примеры, иллюстрирующие сказанное. Папайя — растительный фермент, состоящий нз 180 остатков аминокислот, сохраняет на 99% свою ферментативную активность при удалении из его состава 120 аминокислот (свыше 70%). Здесь возникают две важные задачи нахождение активных центров в белковой молекуле и установление механизма их действия, а также выяснение биологической роли балластных аминокислотных остатков. [c.281]

Бициклический фрагмент норборнана встречается в растительных терпеноидах и определяет высокую и разнообразную физиологическую активность соединений. Жесткие молекулы норборнанов с закрепленной в пространстве экзо- и эндо-ориентацией заместителей представляют собой удобные модели для изучения связи между пространственным строением и биологической активностью. [c.61]

Инфракрасная (ИК) спектроскопия используется в различных областях науки, и в каждой из них придается- этому термину различный смысл. Для химика-аналитика это удобный метод решения таких задач, как, например, определение пяти изомеров гексахлорциклогексана, качества парафина, смолы, полимера, эмульгатора в эмульсии для полировки, опознание страны, из которой вывезен контрабандный опиум. Физику ИК-спектроскопия представляется методом исследования энергетических уровней в полупроводниках или определения межатомных расстояний в молекулах. Она может быть также полезна и при измерении температуры пламени ракетного двигателя. Для химика-органика это метод идентификации органических соединений, позволяющий выявлять функциональные группы в молекулах и следить за ходом химических реакций. Для биолога ИК-спектроскопия - перспективный метод изучения транспорта биологически активных веществ в живой ткани, ключ к структуре многих естественных антибиотиков и путь познания строения клетки. Физикохимику метод позволяет приблизиться к пониманию механизма гетерогенного катализа и кинетики сложных реакций. Он служит дополнительным источником информации при расшифровке структуры кристаллов. В этих и многих других областях знания ИК-спектроскопия служит исследователям мощным средством изучения тайн вещества. Вероятно, справедливо будет сказать, что из всех инструментальных методов ИК-спектроскопия наиболее универсальна. [c.9]

Связь пространственного строения соединений с их биологической активностью. В организме реакции протекают с участием биокатализаторов — ферментов. Ферменты построены из хиральных молекул а-аминокислот. Поэтому они могут играть роль хиральных реагентов, чувствительных к хиральности взаимодействующих с ними субстратов. Таким образом, пространственное строение молекул связано со стереоспецнфичностью биохимических процессов. Стереоспецифичность процессов, протекающих в организме, состоит в том, что в реакцию вовлекаются определенные стереоизомеры и результатом реакции являются также стереохимически определенные продукты. [c.86]

Число белков, химическое строение которых полностью рас-шифровано растет с каждым годом. При сопоставлении полученных результатов обнаружились два чрезвычайно интересных факта прежде всего оказалось, что хотя у разных представителей животного мира строение определенного гормона очень сходно, однако все же существуют четкие видовые отличия. Так, например, инсулин, выделенный из организма кита и свиньи, совершенно тождествен, в то время как в инсулине лошади одна из 51 аминокислот заменена на другую. С другой стороны выяснилось, что носителем биологической активности может быть не вся белковая молекула, а определенная часть ее. Так, в растительном ферменте — папаине, построенном из 180 аминокислотных остатков, можно [c.335]

На рубеже Х1Х-ХХ вв. к изучению белков подключаются физическая химия, а немного позднее - новейшая физика, что, однако, далеко не сразу стало способствовать решению задачи. И здесь обилие новых данных, на первых порах неправильно истолкованных, приводило к тому, что белки представлялись еще более загадочными как в физическом, так и в химическом и биологическом отношениях. Физические исследования белков начались с изучения их коллоидного состояния, выявления диффузионных, осмотических, седиментационных и электрохимических свойств. Впервые было получено представление о форме и размерах большого числа белков в активном состоянии, а также достаточно надежно определены их молекулярные массы. При существовавшем в первые десятилетия XX в. уровне знаний о строении молекул, тем более макромолекул, новые [c.65]

Низкомолекулярные пептиды, в частности пептидные гормоны, как правило, наделены несколькими функциями. В этом отношении они отличаются от белков, которые, за редким исключением, монофункциональны, физиологическое действие отдельного природного пептида часто проявляется в совершенно различных системах организма и по своему характеру настолько разнообразно, что в такой сложной картине подчас трудно увидеть стимулирующее начало одного соединения и обнаружить между многими активностями пептида какую-либо связь. Несмотря на сложность функционального спектра, механизмы всех физиологических действий пептида совершенны по своей избирательности, чувствительности и эффективности. Поэтому при изучении конкретной функции возникает представление о молекулярной структуре пептида как о специально предрасположенной для выполнения только единичного рассматриваемого действия. Природным олигопептидам присуща согласованность двух на первый взгляд взаимоисключающих качеств - полифункциональности и строгой специфичности. Подход к установлению количественной зависимости между строением и биологической активностью олигопептидов, детально рассматриваемый в следующем юме монографии "Проблема белка", включает решение двух структурных задач, названных автором данной монографии [28] прямой и обратной. Прямая задача заключается в выявлении всех низкоэнергетических конформационных состояний природного олигопептида, которые потенциально, как будет показано, являются физиологически активными. Эта задача требует знания только аминокислотной последовательности молекулы и решается на основе теории и расчетного метода, использованных уже в анализе структурной организации многих олигопептидов. Обратная структурная задача по своей постановке противоположна первой. Ее назначение заключается в априорном предсказании химических модификаций природной последовательности, приводящих к таким искусственным аналогам, каждый из которых имеет пространственное строение, отвечающее конформации, актуальной лишь для одной функции исходного соединения. Конечная цель решения обратной задачи, таким образом, состоит в прогнозировании монофункциональных аналогов, которые бы только в своей совокупности воспроизводили полный набор низкоэнергетических конформаций природного пептида и весь спектр его биологического действия (подробно см. гл. 17). [c.371]

Разработаны методы получения, осуществлен синтез, изучено строение и важнейшие свойства новых силатранов и герматранов, включающих в молекулу карборанильные фрагменты, фрагменты различных биологически активных производных органических кислот, таких как бензойная, крезоксиуксусная, никотиновая, салициловая, адамантанкарбоно-вая и др., алкильные, этиленовые и ацетиленовые мостики между силатра-нильными группами. Эти исследования заложили научную основу синтеза новых перспективных препаратов для медицины и сельского хозяйства. [c.110]

Впервые обнаружен в 1947 г. в культуральной жидкости актиномицета Streptomy es venezuelae, строение его выяснено в 1949 г. Контрулисом с сотр. Характерной особенностью левомицетина является наличие в его молекуле п-нитрофен ильного и дихлорацетильного остатков, т. е. группировок, которые раньше не встречались в молекулах природных веществ. Существенно, что биологическая активность антибиотика находится в зависимости от пространственной конфигурации молекулы, поскольку все три другие теоретически возможные стереоизомеры почти лишены антибиотических свойств антибиотик оказался одним из немногих, получаемых синтетическим путем. [c.700]

В основе строения нафтохиноновых витаминов лежит молекула 2-метил-1,4-нафтохинона. В настоящее время синтетически получены многочисленные производные нафтохинона и нафталина, структурно отличающиеся от нафтохиноновых витаминов, но обладающие высокой биологической активностью. Наиболее активные из этих соединений, обладающие относительно невысокой токсичностью, следует рассматривать как провитамины нафтохиноновых витаминов. [c.245]

Расширение и углубление знаний по общей химии моносахаридов создаст прочную базу и для развития синтетического направления в химии сахаров, причем собственно синтетические исследования и изучение реакционной способности, в сущности, представляют собой единый комплекс. В химии углеводов синтетические исследования заметно отличаются по направленности от аналогичных исследований в других областях органической химии. В частности, полный синтез моносахаридов и их производных почти не привлекал внимания исследователей. Как известно, основной задачей органического синтеза является подтверждение строения того или иного соединения и препаративное получение его для исследования различных свойств, особенно для изучения зависимости между строением и реакционной способностью или биологической активностью. Вследствие большой доступности простейших моносахаридов, в ряду углеводов эти цели проще всего достигаются частичным синтезом — получением нужного соединения, исходя из другого моносахарида. Таким образом, задачи синтетических работ в этой области сводятся к изысканию наиболее удобных последовательностей реакций, позволяющих производить требуемые структурные и стереохимические изменения в исходном моносахариде. Синтетическое направление органически срастается здесь с изучением реакционной способности функциональных групп в молекуле моносахарида. [c.629]

Дитерпеноиды - широко распространенный класс природных соединений, включающий молекулы более 20 структурных типов [1-5]. Дитерпеноиды в основном продуцируются растениями, микроорганизмами, морскими водорослями и морскими беспозвоночными. Галогенсодержащие дитерпеноиды являются малочисленной группой соединений этого класса. Однако оригинальность их строения и разнообразная биологическая активность привлекают к ним все большее внимание. Особенно интересные соединения были выделены из морских водорослей и морских беспозвоночных. Морские организмы являются генераторами дитерпенов уникального, подчас удивительного строения. [c.105]

Биологическая активность веществ — следствие особенностей строения их молекул, в частности и полисахаридов ГМЦ. Поэтому с позиций структурной химии целесообразно рассмотреть опубликованные рабоы в этой области. [c.262]

ИНСУЛИН — гормон поджелудочной железы, регулирующий процессы угле- водного обмена и поддерживающий нормальный уровень сахара в крови. И. вырабатывается в р-клетках поджелудочной железы. И, — простой белок, наименьшая структурная единица его 2б1Нз77 вб0753с, молекулярная масса 5733. В водных растворах И. существует в виде крупных ассоциированных молекул. И.— первое сложное биологически активное вещестпо, строение которого удалось полностью расшифровать. И.— бесцветный кристаллический продукт, т. пл. 233 С, малг.растворим в воде, растворяется в разбавленных кислотах [c.109]

Полученные соединения, благодаря наличшо в положении 2 пиридинового цикла разнообразных по строению функциональных групп, интересны в качестве заказных химических реактивов, т.к. они отсутствуют в каталогах химических реактивов и позволяют вводить 3,5 дихлорпиридиновый цикл в разнообразные органические молекулы. Известно, что указанный радикал входит в структуры большого числа высокоэффективных и малотоксичных биологически активных веществ. [c.23]

Синтезированы сотни молекул порфиринов различного строения, на которых проводится исследование свойств хлорофилла как на модельных молекулах. Изучаются физико-химические свойства этих молекул, которые не только использует природа для реализации биологических процессов растений и животных, но которые нашли разнообразное применение в технике и химической технологии, в биологии и медицине. В лабораториях многих стран мира проводится поиск и синтез биологически активных веществ, макроциклов, активных малых циклов типа азиридинов /С—С , эпоксисое- [c.11]

Строения и биологической активности в ряду сульфаниламидов показана необходимость наличия в их структуре сульфамидной группы, связанной через атом серы с бензольным кольцом, в п-положении которого находится свободная ЫНг-группа. Последняя может быть замещена только такими остатками (ациламино-, азо- и др.). которые в организме способны превращаться в ЫНггруппу. Другие варианты замещения первичной ароматической аминогруппы, ее перемещение в иные положения бензольного ядра, а также введение в это ядро любых дополнительных заместителей приводят к потере антибактериальных свойств. Заместители у азота сульфамидного остатка, не подавляя химиотерапевтической активности, влияют на спектр, продолжительность и силу антимикробного действия. Это влияние подробно рассмотрено в ряде обзоров [279, 340], й " которых, в частности, подчеркивается наибольщая эффективность сульфаниламидодиази-нов [279] и пролонгирование их действия при введении в диазиновую часть молекулы метокси-групп [340]. [c.88]

В химии часто используют эмпирич. соотношения, связывающие постоянные Верде с хим. строением молекул, напр, в гомологич. рядах применяют аддитивность величин Vj по структурным фрагментам молекул. Более точно аддитивность выполняется для т. наз. мол. постоянной магн. вращения D= 9nVnfl(n + 2), где п - показатель преломления. Отклонения от аддитивности связывают с проявлением особых, специфич. эффектов взаимного влияния атомов в молекуле. Так, на основе анализа подобных отклонений было высказано предположение об уменьшении ароматичности молекул фгорбензола и фурана по сравнению с бензолом и т. п. Методы, использующие Ф.э., применяют также для качеств, и количеств, анализа р-ров ряда в-в в широких интервалах концентраций. Магн. круговой дихроизм используют при изучении высокосимметричных в-в (координац. соединений, биологически активных в-в с симметричными активными центрами и др.), поскольку именно для таких в-в наиб, часто встречаются вырожденные состояния. [c.58]

Как показали проведенные испытания [919], ион кальция из комплекса с ДТПА состава Са5(11ра2 легче поступает в почвенный комплекс, чем из карбоната и нитрата кальция. Так, при внесении в почву комплексоната кальция содержание в подзолистой почве обменного Са + увеличивается в 2,5—3 раза по сравнению с внесением нитрата кальция, а тем более извести. При этом наблюдается более интенсивное поглощение Са + из комплексоната корневой системой растений. Таким образом, строение молекулы комплексона и соответствующего комплексоната металла на его основе оказывает существенное влияние на их свойства (устойчивость комплекса, его растворимость, склонность к процессам сорбции и т. д.) и тем самым на биологическую активность и эффективность использования в сельском хозяйстве. В свою очередь значительную роль играет вид сельскохозяйственной культуры, а также тип почвы и содержание в ней микроэлементов. [c.484]

Динамическая стереохимия, изучающая конформационные равновесия молекул, влияние пространственного строения молекул на их реакционную способность — актуальная область теоретической органической химии. Конформационные представления имеют большое значение в молекулярной биохимии, молекулярной биологии, молекулярной фармакологии, так как биологическая активность большинства природных соединений (аминокислот, пептидов, белков, ферментов, углеводов, ДНК, РНК, стероидов, алкалоидов), а также лекарственных веществ зависит от их пространственного строения. В связи с этим большой интерес представляет конформационный анализ молекулярных структур, содержащих конформационно подвижную циклогексановую систему. К этим соединениям относятся, в частности, производные циклогексана, содержащие алкильные, винильные, этинильные и кислородсодержащие функциональные фуппы —С=0, —ОН, —СО—СН3, —О—СО—СН3. Большое практическое значение имеют производные циклогексана с эпоксидной функциональной группой — алкициклические эпоксиды, являющиеся исходными соединениями синтеза эпоксидных полимеров с ценными физико-химическими свойствами. [c.66]

Большой научный интерес для теории строения молекул имеют результаты исследования стереоизомерии в ряду галогенопроизводных циклогексана методом дипольных моментов. Термин конформационное равновесие в отечественной научной литературе впервые введен в работе [11]. Среди исследованных соединений имеются представители, обладаюшие высокой биологической активностью (у-изомер гек-сахлорциклогексана). На основании экспериментальных и теоретических дипольных моментов установлены наиболее предпочтительные крес-лообразные конформации молекул полигалогенопроизводных циклогексана с 2, 6, 7 и 8 атомами галогенов. [c.67]

В настоящее время все большее внимание исследователей привлекают природные соединения - биополимеры, обладающие собственной физиологической активностью. К ним относятся такие чрезвычайно распространенные в природе вещества, как полисахарид целлюлоза и полиаминосахарид хитин. Одним из факторов, контролирующих механизм их биологической активности, является определяемая особенностями надмолекулярной структуры доступность реакционных центров для сольватирующих молекул растворителей. В этой связи проведенное в главе обобщение современных данных по строению кристаллических целлюлозы, хитина и хитозана (производное хитина) и анализ проблем растворения и сольватации этих веществ в различных растворителях являются актуальными и полезными для дальнейшего развития физикохимии углеводов и других сахаров. [c.7]

Каковы же ближайшие перспективы Можно ли, продолжая изучение Met- и Ьеи-энкефалинов и других пептидных гормонов в том же плане, получить со временем полную и объективную количественную информацию об их структурной организации и зависимости между структурой и функцией Чтобы ответить на этот вопрос, предположим, что такой информацией мы уже располагаем, и попытаемся представить, что она могла бы дать для понимания структурно-функциональной организации энкефалинов и описания механизмов их многочисленных функций. Как можно было бы логически связать данные, например, о 10 низкоэнергетических конформациях каждого нейропептида с приблизительно таким же количеством его функций Очевидно, установить прямую связь при неизвестных пространственных структурах рецепторов не представляется возможным. Число возможных комбинаций, особенно если учесть существование нескольких рецепторов (ц, а,5) для осуществления только одной опиатной функции энкефалина, слишком велико, чтобы надеяться даже в гипотетическом идеальном случае найти искомые соотношения интуитивным путем. Многие полагают, что к достижению цели ведет косвенный путь, заключающийся в привлечении синтетических аналогов, изучении их структуры и биологической активности. В принципе подобный подход вот уже не одно столетие применяется в поиске фармацевтических препаратов. Однако такой путь в его сегодняшнем состоянии не только длителен, сложен и дорогостоящ, но, главное, он не может привести к окончательному решению проблемы. Замена аминокислот в природной последовательности, укорочение цепи или добавление новых остатков, иными словами, любая модификация химического строения природного пептида, неизбежно сопровождается изменением конформационных возможностей молекулы и одновременно затрагивает склонные к специфическому взаимодействию с рецептором остатки, что сказывается на характере внутри- и межмолекулярных взаимодействий, в том числе на устойчивости аналогов к действию протеиназ. Для учета последствий химической модификации на характер внутримолекулярных взаимодействий можно использовать теоретический конформационный анализ и методы кванто- [c.352]

К ротиноидами называют встречающиеся в клетках растений и микроорганизмов желто-оранжевые пигменты, часть которых биологически активна. По химическому строению это полнены, молекулы которых содержат до 40 атомов углерода. Если в молекуле каротиноидов содержатся только углерод и водород, то их называют каротинами, а если в молекуле содержится и кислород — то их называют ксантофилами. [c.182]

В строении молекулы рибофлавина можно обнаружить сродство ее от-деаьных фрагментов со структурными частями различных важнейших биологически активных соединений (314). Так, с витаминами группы фолиевой кислоты (см. с. 459) рибофлавин объединяет общность конденсированных пиримидинового и пиразинового циклов [315]. С тиамином (см. с. 376) рибофлавин объединяет общность пиримидинового цикла (в молекуле рибофлавина он срощен с хиноксалиновым циклом). Нуклеиновые кислоты включают в свою молекулу D-рибозу, а рибофлавин — ее восстановленную форму — D-рибит. о-Диметилбензол с двумя атомами азота в орто-положении входит как в молекулу рибофлавина, так и в молекулу цианокобаламина, витамина Bj., (см. с. 586). [c.546]

Синтез важнейигих структурных частей молекулы тиамнна 398 Биологическое значение тиамина. Зависимость между строением и биологической активностью. Антивитамины 413 [c.631]

Синтез цианокобаламина и фрагментов его молекулы Биологическое значение витамииа Вх . Зависимость между строен и биологической активностью Корриновые коферменты Структура кофермент-кобаламина Получение кофермент-кобаламина Частичный синтез кофермент-кобаламина Биохимические функции корринового кофермента Список использованной литературы (к главе Х1И) [c.632]

Представленный в данной главе материал позволяет констатировать значительный интерес к разработке новых методов и подходов в синтезе фторсодержащих гетероциклических соединений и широкое использование специфических особенностей перфторированных органических соединений, особенно перфторолефинов и полифторароматических соединений, для создания новых предпосылок развития и углубления наших представлений о возможностях органического синтеза. Причем, что самое важное для перспективы их широкого использования, эти подходы базируются на доступных и дешевых исходных материалах промышленной химии фтора. Бурный рост фторорганической химии в последние годы привел к открытию новых фторсодержащих гетероциклических соединений уникального строения, у многих из которых были обнаружены специфическая биологическая активность и эффективность в качестве медицинских препаратов и пестицидов. Это в значительной степени стимулирует интерес к такого рода соединениям, и можно надеяться на разработку еще более совершенньк оригинальных методов получения гетероциклических структур, что, несомненно, обогатит синтетическую органическую химию арсеналом новых методологий и позволит осуществлять целенаправленный синтез необходимых структур и моделей. Сложной проблемой является высокая стоимость введения фтора в органические молекулы. Учитывая уникальные свойства, придаваемые фтором, которые нельзя достигнуть при введении других элементов, по мере развития химии и технологии фторорганического синтеза и соответствующего снижения стоимости применение фтора в этом направлении будет, безусловно, постепенно расширяться. [c.285]

Полвека потребовалось химикам для того, чтобы установить строение белковой молекулы и синтезировать первый биологически активный пептид. В 954 г. группа дю Винье синтезировала небольшой гормон ок- [c.7]