Меченые соединения биосинтез

Период полураспада радиоизотопа при выборе удельной активности исходного продукта принимают во внимание только в том случае, если время приготовления или применения сравнимо с периодом полураспада, что привело бы к значительному уменьшению удельной активности продукта. Это обычно требуется для всех радиоизотопов, применяемых для синтеза меченых соединений, за исключением С1 , и Н . Увеличивать удельную активность исходного продукта необходимо также в случае изотопного разбавления в ходе синтеза меченого соединения, т. е. в подавляющем большинстве биосинтезов и обменных реакций. При биосинтезе подобное увеличение активности исходного материала ограничивается чувствительностью биологического материала к излучению. При выборе уровня удельной активности исходного материала приходится решать две противоположные задачи. Для удобства применения требуется возможно более высокая удельная активность, в то время как простота, экономичность и безопасность синтеза возрастают при работе с большими количествами веществ с низкой удельной активностью. [c.660]

Биосинтез меченых соединений проводили также на животных, (крысы, голуби, куры, кролики) или на изолированных тканях животных (яйцеводы кур, панкреатическая железа коров, кровь уток, срезы крысиной печени и т. д.). Работа с радиоизотопами на животных требует больших затрат и применяется лишь в совершенно необходимых случаях. [c.683]

Биосинтезам меченых соединений с подробным описанием отдельных типичных случаев посвящены обзоры [5, 24, 28, 30] библиография приведена в книге [22]. [c.683]

Для биосинтетических исследований особенно благоприятным было одновременное развитие ядерной химии, предоставившей в распоряжение ученых меченые соединения. Применение последних в изучении путей метаболизма оказалось настолько плодотворным, что теперь биосинтез можно рассматривать как составную часть химии природных соединений. Кроме того, химики, работающие в области природных соединений, взяли на вооружение приемы, ранее использовавшиеся только в более традиционных сферах биохимии и генетики (использование ферментов и мутантов). [c.342]

В типичном эксперименте с мечеными соединениями в биологическую систему вводится некое постороннее (экзогенное) вещество. При этом предполагается, что его молекулы будут вступать в те же самые реакции, что и некоторое продуцируемое системой (эндогенное) вещество, участвующее в биосинтезе исследуемого соединения. Для этого эндогенный и экзогенный субстраты должны стать биологически идентичными, причем это требование относится как к природе, так и к количеству меченого соединения. Например, к культуре плесени добавляют следовые количества ацетата натрия ацетат-ион (или уксусная кислота) должен быть усвоен клетками без заметного нарушения связанных с энергетическими затратами механизмов транспорта через клеточные мембраны и далее превращен внутри клетки в ацетил-кофермент А без значительных изменений концентраций веществ, требующихся для осуществления этих реакций (АТР, кофермент А), или продуктов превращений (ADP, ацетилкофермент А). Наконец, получившийся таким образом ацетилкофермент А должен полностью перемешаться с ацетилкоферментом А, образовавшимся в клетке несколькими совершенно другими путями, с тем чтобы степень его участия в биосинтезе поликетидов была пропорциональна его доле в общем фонде ацетил-КоА. Кроме того, должен быть метод, позволяющий отличить меченый компонент от эндогенного продукта биосинтеза, например, путем измерения уровня радиоактивности, если экзогенный ацетат частично содержал С или Н. В конечном счете одни нз перечисленных выше требований несовместимы с другими результаты эксперимента можно интерпретировать только при допущении, что свойства возмущенной системы идентичны свойствам ее невозмущенного состояния. При этом еще предполагается, что наблюдатель способен фиксировать изменение свойств биологической системы точнее, чем сама эта система. [c.466]

Интерпретация результатов, полученных в опытах с мечеными соединениями, позволяет предположить конкретный путь биосинтеза. Почти всегда такое изучение биосинтеза неполно, и его итогом является некая общая схема, в которой отсутствуют детали Механизма и даже последовательность осуществления отдельных стадий. В биологическом процессе может быть либо одна, либо несколько параллельных последовательностей превращений оценить степень вероятности того или иного варианта чисто логическим путем трудно. Почти во всех случаях приходится ссылаться На множество данных по изучению близких объектов и на небольшое число тщательно исследованных примеров. Поскольку биологические системы построены в соответствии с некими общими Принципами, понимание биохимической основы которых становится все более глубоким, такое использование аналогий с точки Зрения биохимика вполне обоснованно. [c.469]

До недавнего времени источником всех данных по биосинтезу поликетидов было применение меченых соединений [97], содержащих (иногда) или С (большей частью). Конечно, параллельно развивались исследования в других областях применения радиоактивных изотопов в биохимии этой теме посвящено несколько монографий [100—103]. Оба изотопа являются источниками мягкого (3-излучения периоды их полураспада достаточно велики, что позволяет осуществить их транспортировку и исключает необходимость введения поправок на распад в ходе эксперимента ( Н обладает меньшим периодом полураспада срок годности меченых соединений ограничивает не их распад, а индуцированное радиацией химическое разложение препаратов). Современное оборудование позволяет определять оба изотопа легко, с высокой степенью точности (часто взвешивание образца менее точно, чем подсчет уровня радиоактивности) и чувствительности достаточно часто надежно определяются продукты реакции с активностью в несколько стотысячных долей от исходной. Один и тот же образец может быть использован для одновременного и независимого определения и С, что делает метод двойного маркирования особенно удобным. Менее точные методы определения радиоактивности используют при различных способах хроматографического разделения смесей. [c.470]

Дальнейшим подтверждением пути биосинтеза, приведенного на схеме (9), явился тот факт [41], что Л -метил-А -пирролин (12) является интактным предшественником никотина (метка из С-2 предшественника переходит к С-2 алкалоида). Более того, меченое соединение (12) было выделено из продуктов метаболизма растений после введения, например, радиоактивного орнитина [c.548]

В следующей работе о происхождении метоксильных групп в биосинтезе лигнина Бьеррум с сотрудниками (98] вводили в растения табака меченые соединения глицин-1-С глицин-2-С серин-З-С формальдегид-С . Они нашли, что около 90% радиоактивности лигнина приходилось на углерод метоксилов после введения последних трех соединений, тогда как лишь 2—3% присутствовало в метоксилах после введения первого соединения. Когда соединения вводили на эквимолекулярной основе, се-рин-З-С поступал в лигнин в наибольшем количестве второе место занимал формальдегид-С и третье — глицин-2-С . [c.774]

Во втором разделе, содержащем 15 статей, рассматриваются методы получения ряда меченых органических соединений как путем классического синтеза через ключевые соединения, так и с помощью изотопного обмена, нейтронного облучения готовых неактивных соединений, биосинтеза и пр. Несколько статей посвящены вопросам анализа меченых органических соединений. [c.5]

Для получения органических меченых соединений практическое значение имеют методы химического синтеза, изотопного обмена, нейтронное облучение, биосинтез, метод горячих атомов. [c.135]

Хотя получение меченых соединений может быть, как правило, осуществлено методами химического синтеза, однако известно большое число биологически активных веществ, которые не удается получить при помощи обычных методов органической химии. В этих случаях могут быть широко использованы живые организмы, развивающиеся на меченых субстратах. Соответствующие методы биосинтеза не нашли отражения в настоящей книге. Соображения, связанные с биосинтезом меченых соединений, были высказаны разными авторами [151, 152] опубликована библиографическая сводка, содержащая 345 ссылок на соответствующие работы [153], [c.33]

Получение меченых соединении методом биосинтеза [c.56]

Метод радиоактивных индикаторов позволяет количественно н с необычайно высокой чувствительностью контролировать превращения, миграцию и распределение меченных радиоизотопами веществ в исследуемой системе и решать задачи, которые ранее применявшимися методами решить не удавалось. Принцип этого метода состоит в шеткеу> изучаемого вещества радиоизотопом, т. е. в замене какого-либо атома в молекуле радиоизотопом того же элемента. Это шеченое- вещество по химическим свойствам не отличается от нерадиоактивного соединения, и его можно очень точно и с большой чувствительностью определять, измеряя ионизирующее излучение радиоизотопа. Одновременно с развитием метода радиоактивных индикаторов развилась новая отрасль радиохимии — синтез меченых соединений. К настоящему времени методом обычного органического синтеза, биосинтеза и обменных реакций получено около 2000 органических веществ, меченных радиоизотопами углерода, водорода, серы, фосфора и галогенов. Настоящая глава посвящена изложению основ работы с радиоизотопами и описанию используемых в настоящее время методов синтеза органических меченых соединений. [c.643]

Только синтез, дающий продукт с точно известным положением атома-метки, введенного в молекулу в процессе синтеза, позволяет говорить о строго определенной или специфической метке соединений. Обменные реакции можно использовать для специфической метки соединений только в том случае, когда в молекуле отсутствует другой атом, способный к обменной реакции или когда допустим обмен нескольких равноценных атомов в большинстве случаев обменные реакции приводят только к неспецифически меченым соединениям, поскольку обмен происходит до определенной степени со всеми или с большей частью присутствующих в молекуле атомов данного вида. Подобным же образом биосинтезы дают, за редкими исключениями, неспецифически меченные соединения. Возможности выбора радиоизотопов для синтеза меченых соединений достаточно велики. Большая группа радиоизотопов, используемых для этой цели, описана в разд. 4.2. [c.660]

При введении радиоактивного изотопа в виде простого химического соединения в живой организм образуются более сложные продукты, содержащие радиоактивный атом. Биосинтетический способ получения меченых соединений применяют в тех случаях, когда химический синтез этих веществ слишком сложен. Этот способ был использован для метки многих природных соединений, например белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот, пуринов, пиримидинов, витаминов, гормонов, стероидов, алкалоидов, терпенов, карбоновых кислот, аминокислот, жиров и жирных кислот из радиоизотопов чаще всего применяют и Р -. Биосинтезы приводят обычно к неспецифически меченным соединениям с низким выходом требуемого продукта. Однако, если большая часть образующихся меченых соединений может быть использована для различных целей, то их биосинтез экономически выгоден. [c.683]

В обзоре [29] подробно рассмотрены различные аспекты влияния реакций расщепления кольца на общие пути биосинтеза алициклических и ароматических природных соединений. Ранее уже упоминался простой, но необычный тип расщеплення фенольного поликетида орселлиновой кислоты, в результате которого образуется пеницилловая кислота (см. схему 1). В отличие от большинства известных случаев расщеплення углерод-углеродных связен, когда результатом окисления являются две карбонильные (или две карбоксильные, как при расщеплении пирокатехина) группы, в син- тезе пеницилловой кислоты окисление не заходит так далеко. Теоретически пеницилловая кислота может образоваться путем разрыва связи С-1—С-2 или С-4—С-5 в орселлиновой кислоте практически реализуется преимущественно последний путь, что было Доказано тремя различными экспериментами с мечеными соединениями. Так, включение специфически меченной С орселлиновой кислоты изучалось стандартными методами деградации [68], включение [ Н] ацетата — методом ЯМР [8, 9], а утилизация [1,2- ЗС2] ацетата — теперь уже рутинным методом С— С-спин-спинового взаимодействия [69]. [c.373]

Показано, что в ходе биосинтеза антибиотика из Streptomy es стрептоннгрина (79) происходит необычное расщепление трипто-фанового кольца [80]. Схема образования колец С н О стрепто-нигрнна (схема 27 путь а) была доказана изучением меченых соединений с помощью ЯМР С. За исключением атома С-6, оба кольца образуются из одной молекулы триптофана посредством неокислительного расщепления индольного кольца мел<ду пирроль-ным атомом азота и бензольным кольцом. С-Метильный заместитель и три 0-метильные группы образуются из метионина. [c.376]

Предположение об образовании жирных кислот из ацетатных цепей было основано на том, что их цепи состоят преимущественно нз четного числа атомов углерода, а также на результатах ранних работ по их метаболическому расщеплению путем р-окисления. С химической точки зрения этот процесс заключается в окислении кислот до Р-кетоацильных производных, от которых ацетат отщепляется по реакции, обратной конденсации Клайзена при этом получается более короткая цепь, и затем весь процесс может быть повторен. С точки зрения химика эти реакции потенциально обратимы и в обращенном виде в принципе могут быть процессом биосинтеза. В действительности биосинтез редко осуществляется путем, в точности обратным пути катаболизма. Тем не менее заключение о возможности синтеза жиров из ацетата было полезным предположением, принципиальная справедливость которого была доказана в одних из самых первых экспериментов с мечеными соединениями-предшественниками [10] различие между путями синтеза и деградации выяснилось значительно позже. [c.412]

В последующие годы изучение биосинтеза с помощью меченых соединений, проводившееся большей частью (но не исключительно) на микроорганизмах, позволило собрать основную массу данных по биосинтезу поликетидов. Почти все приведенные в данном обзоре примеры изучены экспериментально в настоящее время применение соответствующих меченых соединений и современной техники эксперимента (см. разд. 29.1.5) дает возможность изучать процесс биосинтеза все более детально. Дополнительные сведения дает исследование сопутствующих и обычно структурно близких Метаболитов (кометаболнтов) и, в известной степени, кинетики их взаимопревращений. В то же время биохимический подход с применением соответствующих методов экспериментальной энзи-мологии только начал давать ощутимые результаты на очень ограниченном числе объектов (за исключением специфического случая жирных кислот). [c.413]

Наши сведения о биосинтезе поликетидов получены в основном путем использования меченых соединений. Такой подход легко воспринимается химиками-органиками и разрабатывается очень интенсивно. Однако в отличие от других методов современной органической химии он в большей мере имеет характер пассивного наблюдения. В биосинтетическом эксперименте контролируемые изменения можно варьировать только в пределах, обусловленных природой исследуемой биологической системы, которая обычно представляет собой более или менее интактный организм колоссальной сложности на молекулярном и более высоких уровнях. В отдельных случаях, например при изучении направленного биосинтеза , биологическую систему намеренно настраи- [c.465]

Трудности третьего типа возникают тогда, когда меченое соединение биологически не идентично немеченому, т. е. когда имеет 1есто так называемый изотопный эффект . К счастью, биологический изотопный эффект имеет ту же самую основу и подчинЯ ется тем же правилам, что и эффекты химических систем поэтому его учет не представляет больших сложностей для химика. В частности, изотопные эффекты обычно проявляются только у изотопов водорода. Следует иметь в виду, что радиоактивные изотопы обычно занимают только небольшую часть меченых полох<ений . Так, в образце [ 1- С,2-ЗН] ацетата большая часть молекул не содержит ни одного изотопа, практически нет молекул, имеющих оба изотопа, и совершенно отсутствуют соединения, содержащие более одного атома трития. Так, если образец превращается химическим или биологическим путем в СНС СОК, не следует ожидать, что 2/3 всего количества трития будет потеряно наиболее вероятный результат будет зависеть от тонких деталей механизмов превращений. Ситуация складывается совершенно иначе, если все возможные положения действительно заняты атомами изотопа, как это обычно бывает в случае тяжелых изотопов, например [2-2Нз] ацетата. Так, для определения числа атомов водорода, переносимых вместе с атомом углерода в процессе С-метилирования, обычно используют [Ме-2Нз] метионин (при этом основным методом анализа служит масс-спектрометрия). Стереоспецифическое введение метки, например частичное включение в прохираль-ную СНг-группу, широко применяется для изучения стереохимии процессов биосинтеза. В любом случае, однако, следует помнить, что скорость реакций меченых соединений может отличаться от скорости реакций немеченых аналогов, и интерпретировать результаты с необходимой осторох<ностью в общем случае предпочтительным является эксперимент, дающий ответ типа да — нет, а не тот, который можно интерпретировать только на основе неопределенных в количественном отношении изотопных эффектов. [c.469]

Изотопные эффекты при использовании С незначительны, а реакции, приводящие к потере метки, очень редки. Выпускается широкий набор меченных С соединений, пригодных для непосредственного применения или в качестве исходных веществ для синтеза. Однако синтез меченых соединений с достаточно высокой для использования в работах по биосинтезу удельной активностью часто требует особого искусства [104,105] трудности связаны с необходимостью сведёния к минимуму потерь при работе с небольшими количествами веществ и с обеспечением минимального разбавления. Для получения сложных меченых метаболитов и их последующего включения часто применяют биосинтетическое включение С из простого предшественника. Эта методика, однако, неизбежно приводит к двукратному разведению меченого соединения, и, соответственно, потери должны быть очень велики. Кроме того, всегда существует опасность, что меченные таким образом природные поликетиды будут легко подвергаться биологическому расщеплению с образованием значительных количеств специфически меченного ацетата. Методы обнаружения радиоактивности настолько чувствительны, что такого рода непрямое включение может быть ошибочно принято за непосредственное включение необходим внутренний контроль, например, путем одновременного определения включения в какое-либо неродственное соединение типа жирной кислоты. По указанным причинам результаты таких исследований не должны содержать никаких неоднозначных данных, только тогда они будут в принципе приемлемы. [c.471]

Вероятным, хотя и не доказанным, промежуточным соединением в биосинтезе тропановых алкалоидов является соль Л -метил-Д -пирролиния (12). Установлено, что последняя выполняет роль предшественника в синтезе никотина (см. ниже), а 1п иНго реагирует с ацетоуксусной кислотой, образуя гигрин (2) [21] [ср. схему 2, кокаин (16) также может синтезироваться этим путем, но без потери карбоксильной группы]. В соответствии с этой гипотезой (см. схему 4) ацетат (в виде ацетоацетата) является вторым специфическим предшественником гигрина (2), кускогигрина (14) и гиосциамина (15) справедливость гипотезы была подтверждена с помощью меченых соединений, что позволило локализовать места включения меток [19, 22, 23]. [c.545]

Включение метки из [1- С] ацетата в чередующиеся атомы С-2, С-2, С-4 и С-6 кониина указывает на его происхождение иа Сз-поликетида или его эквивалента [57]. В таком случае вероятным промежуточным соединением является 5-оксооктановая кислота (60) действительно, эксперименты с мечеными соединениями показали, что кислота (60) и соответствующий альдегид (61) участвуют в биосинтезе кониина [58]. В ходе этих исследований неожиданно выяснилось, что предшественником кониина является также октановая кислота (59). Отсюда следует, что кониин образуется путем окисления жирной Са-кислоты (октановой), а ие путем восстановления Св-поликетида. Если эти выводы верны, то кониин представляет собой уникальное явление в сфере вторичного метаболизма, поскольку до сих пор не известно ни одного другого метаболита (за исключением полнацетиленов), который синтезировался бы по ацетатному пути из жирной кислоты. [c.554]

Логически представляется наиболее вероятным, что следующим промежуточным соединением в биосинтезе кониина после альдегида (61) является продукт трансаминирования (62), находящийся в равновесии с -коницеином (64) (также обнаруженным в болиголове). Веское свидетельство в пользу такого предположения [а также в пользу участия соединения (61)] получено после выделения из болиголова двух ферментов, один из которых катализирует превращение альдегида (61) в -коницеин (63) в присутствии аланина [59], а другой — превращение (63) в кониин (64) [60]. Более того, эксперименты с мечеными соединениями показывают, что реакция превращения коницеина (63) в коннин (64) легко обратима [58, 61]. Наконец, с помощью СОг была подтверждена последовательность превращений (63)->(64)- Л -метил-кониин [62]. [c.554]

Биосинтез исмина (276), как показано исследованиями с применением меченых соединений, сходен с биосинтезом нарцпкласси-на в частности, здесь также промежуточно образуются соединение [c.599]

Природа некоторых ферментов, участвующих в биосинтезе гема, была выяснена в ставших теперь классическими работах Шемина и сотр., выполненных с применением меченых соединений в конце 40-х — начале 50-х годов [7]. Граник [81 на мутантах hlorella показал, что начальные стадии биосинтеза хлорофилла аналогичны тем же стадиям в биосинтезе гема. Позднее было установлено, что [c.634]

Пути биосинтеза разветвленных моносахаридов не вполне ясны. Опытами с мечеными соединениями показано , что метильная группа при Сд в кладинозе и микарозе ведет свое происхождение от метильной группы метионина. Апиоза образуется в клетке из ксилозы . [c.345]

Смотреть страницы где упоминается термин Меченые соединения биосинтез: [c.236] [c.312] [c.632] [c.355] [c.415] [c.444] [c.474] [c.506] [c.544] [c.549] [c.577] [c.593] [c.598] [c.613] [c.616] [c.619] [c.621] [c.636] [c.641] [c.696] [c.236] [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология