Биохимические классы веществ

В последние два десятилетия макроциклические соединения привлекают к себе пристальное внимание исследователей синтезируются и идентифицируются сотни новых макроциклов и их металлокомплексов, изучаются качественные особенности данного класса соединений. Повышенный интерес к этим веществам объясняется их необычными химическими свойствами. Макроциклические лиганды способны связывать разнообразные ионы металлов в комплексы, отличающиеся, как правило, высокой устойчивостью. В таких комплексах ионы металлов могут находиться в различных степенях окисления, включая крайне нестабильные. Многие макроциклические металлокомплексы обладают высокой каталитической активностью, а некоторые из них — необычными электрофизическими свойствами. В связи с этим макроциклические соединения (лиганды и металлокомплексы) находят широкое практическое применение в экстракции, разделении ионов металлов, межфазном катализе, электрохимии, катализе окислительно-восстановительных реакций, электронике, моделировании биохимических процессов и т. д. [c.5]

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических веществ. К ним принадлежат также многие элементоорганические соединения, связывающие воедино ранее разобщенные неорганическую химию и органическую химию. Многие комплексные соединения — витамин В12, гемоглобин, хлорофилл и другие — играют большую роль в физиологических и биохимических процессах. Исследование свойств и пространственного строения комплексных соединений оказалось чрезвычайно плодотворным для кристаллохимии, изучающей зависимость физико-химических свойств веществ от структуры образуемых ими кристаллов, и породило новые представления о природе химической связи. К ценным результатам привело применение комплексных соединений и в аналитической химии. [c.354]

БИОХИМИЧЕСКИЕ КЛАССЫ ВЕЩЕСТВ [c.545]

До недавнего времени с достоверностью не была известна абсолютная конфигурация ни одного оптически активного соединения. Вместо этого проводилось отнесение конфигураций к стандартному веществу — глицериновому альдегиду, который был первоначально выбран в качестве основы для отнесения конфигураций углеводов, но был связан также со многими другими классами соединений, включая а-аминокислоты, терпены и стероиды, а также ряд других важных в биохимическом отношении веществ. Правовращающему глицериновому альдегиду была произвольно придана конфигурация ХЫУ, и он обозначается как в-(- -)-глицериновый альдегид. Левовращающий энантиомер ХЬУ называют ь-(—)-глицериновым альдегидом. В этих наименованиях знак, заключенный в скобки, относится только к направлению вращения, тогда как буква в или ь указывает на абсолютную конфигурацию. Для указания знака вращения вместо (- -) иногда применяют букву d, вместо (—) — а вместо ( ) — сИ. [c.522]

Таким образом, взаимопревращение метаболитов, образующихся при катаболизме веществ разных классов, тесно связано с энергетическим обменом. Известно, что одним из энергоемких процессов в организме является биосинтез белка, и становится понятна в этом отношении интеграция этого процесса с катаболическими реакциями превращения глюкозы и триацилглицерола — основными источниками синтеза АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. В свою очередь, все реакции углеводного и липидного обмена катализируются ферментами, являющимися белками. Следует отметить, что единство метаболических процессов находится под воздействием условий внешней среды и способность живых организмов сохранять постоянство внутренней среды — биохимический гомеостаз — при помощи механизмов саморегуляции является одним из важнейших свойств всех живых систем. [c.449]

Практически все реакции в биохимических системах ускоряются биологическими катализаторами — ферментами. Их поразительная специфичность, разнообразие функций, высокая активность, связь с витаминами и металлами сделали этот класс веществ особенно привлекательным и для биохимиков и для исследователей в области биологической технологии, где свойства иммобилизованных ферментов нашли себе полезное применение. [c.347]

Известно множество биохимически важных карбоновых кислот, содержащих в качестве заместителей гидроксильные или карбонильные группы. Мы рассмотрим химию наиболее типичных представителей этих классов веществ. [c.234]

Кроме того, с помощью соотношения (У-12) и небольшого числа экспериментальных данных можно рассчитать коэффициент массоотдачи при адсорбции органических веществ из биологически очищенных сточных вод, т. е. для случая, представляющего особый интерес при очистке сточных вод с целью их повторного использования. Согласно данным, приведенным в монографии [16], при биохимическом разрушении различных классов веществ образуются часто одинаковые промежуточные продукты, в результате чего биологическая очистка способствует своеобразному выравниванию качественного состава стока. В таком случае можно ожидать, что процесс адсорбции растворенных веществ из биологически очищенных стоков будет протекать примерно так же, как и при поглощении индивидуальных веществ. Естественно, что величина коэффициента диффузии растворенных веществ в биологически очищенной сточной воде представляет собой некоторую эффективную величину для смеси веществ неизвестного, но практически постоянного состава, поэтому ее непосредственное вычисление не представляется возможным. Методика определения />м для такого случая разработана в [17]. Определив [18] на основании одного измерения внешнедиффузионной кинетики адсорбции (при достаточно низких числах оборотов мешалки) значение Рп при сорбции органических веществ из биологически очищение [c.116]

Одна из наиболее разветвленных ветвей вторичного метаболизма представлена изопреноидами. Происхождение названия и первые этапы биосинтеза этого класса веществ уже обсуждались (см. разд. 1.2.2). Упомянутые в нем простейщие углеводороды и спирты под действием ферментных систем живой природы могут подвергаться реакциям циклизации, окисления, восстановления, перегруппировки и многим другим, образуя чрезвычайно богатые числом членов группы веществ, играющих важную роль в жизнедеятельности производящих их организмов. Биосинтетические пути, ведущие к изопреноидам, функционируют, кроме растений, у грибов, водорослей, беспозвоночных и позвоночных животных, т.е. практически на всех уровнях организации живой материи. По мере подъема по эволюционной лестнице удельная роль изопреноидного метаболизма, в общем, уменьшается. Тем не менее, даже у млекопитающих такие изопреноиды, как холестерин, стероиды, долихолы, убихиноны составляют важный компонент их биохимического устройства. [c.77]

Биохимические механизмы действия препарата независимо от принадлежности его к химическому классу веществ часто бывают основаны на обратимых реакциях с одним или группой ферментов. Действующее вещество попадает в организм в виде газа (фумигант), вместе с пищей (кишечный яд) или через кожу (инсектициды контактного действия). [c.196]

Специфический и общий кислотный катализ [11—16]. К специфическому катализу относят реакции, ускоряемые ионом Н3О+. Этот тип каталитических реакций широко распространен в органической химии, но он редко встречается в биохимических системах. При специфическом кислотном катализе активация осуществляется внедрением протона в превращаемую часть молекулы. Таким образом способность субстрата активироваться здесь определяется его способностью присоединить протон, т. е. субстрат должен проявлять свойства основания. Однако, чтобы возникающее при этом промежуточное соединение могло играть роль активного промежуточного продукта, оно должно оказаться неустойчивым. Поэтому основание не может быть сильным. Практически по механизму специфического и общего кислотного катализа обычно осуществляется превращение веществ, которые в водных растворах вообще не рассматриваются как основания. Тем не менее, способность присоединить протон позволяет отнести их к этому классу веществ. [c.13]

В настоящей книге систематизированы также опубликованные отечественными и зарубежными учеными данные по максимальным концентрациям веществ, находящихся в сточных водах, подвергаемых биохимической очистке. Как видно из этих данных, органические вещества различных классов проявляют неодинаковое действие на биохимический процесс. При попадании токсичных веществ в сточные воды, поступающие на биохимические очистные сооружения, и при разработке методов очистки весьма важно, не проводя длительных исследований, быстро установить возможность биохимического окисления вещества и максимальную концентрацию его в сточных водах. Учитывая это обстоятельство, в настоящем руководстве приводятся экспрессные методы определения токсичности веществ. [c.5]

Углеводы являются чрезвычайно важным классом природных соединений. Исследование их химических свойств может дать ценную информацию о механизмах реакций и стереохимии. Значительным достижением в настоящее время является применение углеводов в качестве хиральных синтонов и заготовок для стерео-специфического синтеза таких соединений, как простагландины, аминокислоты, гетероциклические производные, липиды и т. д. Для биолога значение углеводов заключается в доминирующей роли, которая отводится им в живых организмах, и в сложности их функций. Углеводы участвуют в большинстве биохимических процессов в виде макромолекулярных частиц, хотя во многих биологических жидкостях содержатся моно- и дисахариды, а большинство растений содержит глюкозу, фруктозу и сахарозу. Только растения способны осуществлять полный синтез углеводов посредством фотосинтеза, в процессе которого атмосферный диоксид углерода превращается в углеводы, причем в качестве источника энергии используется свет (см. гл. 28.2). В результате этого накапливается огромное количество гомополисахаридов — целлюлозы (структурный материал) и крахмала (запасной питательный материал). Некоторые растения, в особенности сахарный тростник и сахарная свекла, накапливают относительно большие количества уникального дисахарида сахарозы (а-О-глюкопиранозил-р-О-фруктофуранозида), который выделяют в значительных количествах (82-10 т в год). Сахароза — наиболее дешевое, доступное, Чистое органическое вещество, запасы которого (в отличие от запасов нефти и продуктов ее переработки) можно восполнять. -Глюкоза известна уже в течение нескольких веков из-за ее способности кристаллизоваться из засахаривающегося меда и винного сусла. В промышленном масштабе ее получают гидролизом крахмала, причем в настоящее время применяют непрерывную Схему с использованием ферментов, иммобилизованных на твердом полимерном носителе. [c.127]

К классу производных алифатических кислот принадлежат два витамина - F и В 5 Группа природных веществ, носящих с 1912 г. название "витамины", объединяет ряд метаболитов, которые образуются главным образом в растениях и микроорганизмах и участвуют в виде комплексов с белками во многих важнейших биохимических реакциях в качестве биокатализаторов или переносчиков функциональных фуппировок Важно подчеркнуть, что организм человека и животных их не синтезирует самостоятельно, хотя и остро нуждается в этих жизненно важных биорегуляторах (веществах, действующих на регуляторные механизмы) Недостаток витаминов и рационе признается важной причиной роста заболеваемости и смертности людей В этой связи во всех странах мира создаются программы витами- [c.33]

Вследствие большого разнообразия экстрактивных веществ и многофункциональности ряда соединений трудно добиться их единой строгой классификации по химическому составу. Предлагаемые системы классификации обычно громоздки и, тем не менее, не обеспечивают полного разделения соединений на отдельные классы. Поэтому наряду с классификацией по химическому составу для экстрактивных веществ широко применяют более общие принципы классификации, в которых эти вещества подразделяют на большие группы соединений с учетом методов выделения и физико-химических свойств. Иногда применяют и смешанные принципы классификации. Например, в анализе экстрактивных веществ древесной зелени кроме структуры веществ учитываются и их важнейшие биохимические и физико-химические свойства. [c.497]

Вместе с тем, по мнению авторов, становится все более очевидной необходимость введения курса биохимии в систему химического образования. Это важно как с чисто прагматической точки зрения, так и для формирования более цельного мировоззрения специалистов-химиков. Направленный синтез биологических веществ — лекарственных препаратов, гербицидов для борьбы с сорняками в сельском хозяйстве, инсектицидов для истребления вредных насекомых, развитие методов анализа, имеющих диагностическую значимость, изучение природы воздействия токсических веществ на человека и другие живые организмы — все это и многое другое требует понимания механизма взаимодействия химических веществ с биологическими системами. Без этого химические исследования имеют в основном эмпирический характер. В то же время биохимические процессы все в большей мере начинают использоваться для осуществления химических превращений вне живых организмов, и знание возможностей биохимии существенно обогащает арсенал подходов, с помощью которых химик может решать стоящие перед ним проблемы. Особенно существенно для химика знание основ биологического катализа как наиболее совершенного класса каталитических процессов, принципы которого могут открыть новую страницу в развитии науки о катализе в целом. Широко обсуждается и в ряде случаев уже реализуется использование сложных биохимических структур в качестве биосенсоров для аналитических целей и в перспективе для развития принципиально новой базы для электроники. [c.8]

Химические структуры асфальтенов чрезвычайно разнообразны от соединений с преобладанием алифатических элементов в молекулах до высококонденсированных ароматических систем - и от чистых углеводородов до гетероциклических соединений с различными полярными группами. Поэтому асфальтены рассматривают как класс веществ, объединенных не по химической природе, а по растворимости. Учитывая, что свойства нефтевмещающих пород и компонентный состав нефти изменяются и в пределах одной залежи, а также принимая во внимание физикохимическое воздействие пластовых вод, контактирующих с нефтью, и биохимические процессы, можно предполагать, что и физико-химические свойства асфальтенов различны. [c.9]

Типичным примером искусственного создания совершенно новой области для исследования может служить химия фторорганических соединений. Эта область возникла из чисто академического вопроса, сродни детскому любопытству а как будут выглядеть органические соединения, если в них все большее число атомов водорода замещать на атомы фтора В свое время (в 1920—30-х годах) это была довольно трудоемкая область исследования, и сложность синтеза перфторированных органических соединений, казалось бы, навсегда предопределяла их судьбу — остаться в сфере интересов чистой науки , без перспектив практического использоваьшя. Однако именно в этой области исследователей ожидали не только открытия в области теории, но и появление новых классов веществ с уникальными физико-химическими свойствами. Среди этих веществ следует упомянуть фторопласты [34], полимеры с исключительным набором полезных свойств, не заменимые в этом отношении никакими из известных природных или искусственных материалов фреоны, на протяжении десятилетий служившие основой холодильной и аэрозольной техники перфторированные производные типа перфтортетра-гидрофурана, неожиданно оказавшиеся великолепными растворителями — переносчиками кислорода (на основе последних и были разработаны искусственные кровезаменители, знаменитая голубая кровь ). Несколько позднее была открыта еще одна область возможного практического применения фторпроизводных, на этот раз в медицине. Было обнаружено, что фторсодержащие аналоги природных метаболитов, которые почти неотличимы от неф-торированных соединений по своим базовым структурным характеристикам, являются хорошими антиметаболитами — ингибиторами соответствующих ферментных систем, так что результатом их воздействия на клетку является блокирование определенных биохимических функций. Многие сотни такого [c.56]

Наконец, правда лишь в будущем можно ожидать применения топливных элементов в комбинации с биохимическими агентами для рациональной утилизации органических отходов, а также водной флоры и фауны, выбрасываемой в колоссальных количествах на берега морей и океанов. В таких биохимических топливных элементах окисление органического субстрата происходит при помощи или энзимов, или соответствующих культур микроорганизмов. Уже найден ряд представителей этого класса веществ и установлено, что механизм их действия может быть как прямым, так и косвенным. При прямом механизме и топливо, и ферменты (или соответствующие микроорганизмы) должны находиться в непосредственном контакте с отрицательным полюсом топливного элемента. В случае непрямого механизма действие бактерий заключается в отщеплении водорода, который затем поступает к электроду и там окисляется до воды. К числу бактерий, способных работать в биохимических топливных элементах, относится, например, Pseu-domonas methani a. Для своей жизнедеятельности они используют углерод метана или метилового спирта с одновременным высвобождением водорода. В присутствии этих микроорганизмов может происходить как прямая, так и косвенная активация органического топлива. Несколько более высокий потенциал наблюдается в первом случае, благодаря, по-видимому, тому, что водород выделяется здесь в атомарном состоянии. [c.495]

Блестящим подтверждением правильности вывода Н. И. Лунина послужило установление причины болезни бери-бери, широко распространенной в Японии и Индонезии среди населения, питающегося в основном полированным рисом. Проведенные исследования показали, что среди людей, питавшихся очищенным рисом, бери-бери заболевал в среднем один человек из 40, тогда как в группе людей, питавшихся неочищенным рисом, от этой болезни страдал лишь один человек из 10 ООО. Стало вполне очевидным, что в оболочке риса (рисовых отрубях) содержится какое-то неизвестное вещество, предохраняющее организмы человека и животных от заболевания бери-бери. В 1911 г. польский ученый К. Функ выделил это вещество в кристаллическом виде и установил, что оно содержит аминогруппу. Поэтому в 1912 г. К. Функ предложил назвать весь класс веществ, проявляющих аналогичные биохимические свойства, витаминами (от лат. vita — жизнь), т. е. аминами жизни . Впоследствии открытое К. Функом вещество переименовали в тиамин (витамин В[) на основании того, что в его молекуле обнаружили связанные в тиазоловый цикл серу и азот. В настоящее время с химической точки зрения термин витамины потерял [c.125]

Миоинозит является одной из девяти стереоизомерных форм кар-боциклического шестиатомного спирта и принадлежит к классу веществ, называемых циклитолами, которые являются циклоалка-нами, содержащими по одной гидроксидной группе у каждого из трех или более атомов углеродного кольца. Миоинозит является важнейшим циклитолом, широко распространенным в различных микроорганизмах, высших растениях и животных. В растениях он обнаружен в виде его гексафосфата — фитиновой кислоты или в виде ее магниево-кальциевой соли — фитина. Биохимический интерес к миоинозиту обусловлен его ролью в питании (гл. 50), а также в процессах липидного и углеводного метаболизма (гл. 18 и 15). [c.70]

Комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических веществ. К ним принадле- кат также многие металлорганические соединения (стр. 465), связывающие воедино ранее разобщенные неорганическую химию и органическую химию. Многие комплексные соединения — витамин В)2, гемоглобин, хлорофилл и другие — играют большую роль в физиологических и биохимических процессах. Исследование свойств и пространственного строения комплексных соединений оказалось чрезвычайно плодотворным для кристаллохимии, [c.582]

Каждый катализатор способен катализировать только вполне определенные химические реакции или классы химических реакций. Термин катализатор применительно к какому-либо веществу не имеет смысла в отрыве оттого процесса, который он катализирует. Диапазон действия (специфичность) различных катализаторов может быть весьма различен. Так, кислоты катализируют протекание многих классов химических реакций. В то же время известны 5иологические катализаторы (присутствующие в живых клетках) — ферменты, способные катализировать лишь один определенный биохимический процесс. [c.243]

Вторая часть пособия включает описание особенностей структуры, физических и химических свойств функциональных производных углеводородов различных классов, содержащих кислород, азот, серу, фосфор, к-ремний, металльг. Рассматртается характер строения и свойства гетероциклических соединений, включающих атомы кислорода, серы и азота. Особый класс представляют полифункциональные соединения, содержа1цие несколько различных функциональных гр тт. Приведены также принципиальные особенности строения, методов получения и свойств основных классов биохимических веществ - полисахаридов, полипептидов и белков. [c.13]

Исследователи — физико-химики используют черные углеводородные пленки для изучения устойчивости и других свойств эмульсий, так как модельные пленки отражают практически все свойства жидких слоев, разделяюш их капельки воды в устойчивых обратных эмульсиях, широко распространенных в химической технологии. С позиций молекулярной физики черные углеводородные пленки представляют самостоятельный интерес как удобный инструмент для экспериментальной проверки и дальнейшего развития теорий дальнодействующего молекулярного взаимодействия в тонких слоях жидкостей и как модель жидкокристаллического состояния вещества (смектической фазы). Как модель основного структурного элемента клеточных мембран (бимолекулярного липидного слоя) черные углеводородные пленки приобрели огромную популярность при исследовании разнообразных биофизических и биохимических процесов, протекающих в биологических мембранах и в особенности при изучении индуцированного ионного транспорта. В качестве самостоятельной перспективной области исследования черных углеводородных пленок намечается направление, связанное с возможностью использования пленок и толстых слоев жидкостей, содержащих мембраноактивные ком-плексоны, для создания особого класса ионоселективных электродов. [c.3]

Прежде чем перейти к рассмотрению некоторых общих и актуальных проблем физикохимии растворов и молекулярной биофизики необходимо установить, что мы понимаем под биологически важными, или биологически активными веществами. Обычно в это понятие включают только те вещества, которые входят в состав живых организмов, являются "кирпичиками для построения биополимеров или участвуют в той или иной роли в биохимических превращениях. Такие вещества нужно отнести скорее к разряду биологически функциональных, и они составляют основу более широкого класса биологически важных (активных) веществ. В этот класс, кроме указанных, требуется включить вещества, вносимые естественным или принудительным путем в живой организм из окружающей среды (пища, лекарственные препараты, продукты, производимые техносферой), а также соединения, используемые в качестве модельных при изучении биопроцессов. [c.3]

Биохимическое тестирование in vitro в качестве первого этапа скрининга биологически активных веществ (БАВ) применяется ведущими западными фармацевтическими фирмами много лет, так как позволяет, при адекватном выборе тест-объектов, повысить эффективность и экономичность паправлеппого поиска искомой фармакологической активности. Каждая фирма имеет свою программу в соответствии со своими задачами. Особенно важен первичный биохимический скрипипг для поиска БАВ в объектах растительного происхождения, так как извлечения из растений часто представляют собой пе индивидуальные вещества, а группу веществ, принадлежащих к одному или нескольким химическим классам. И, вследствие этого, могут обладать широким спектром фармакологических свойств. [c.3]

Глюкоза и другие моносахариды, получаемые в результате гйдролиза природных полисахаридов (целлюлозы, гемицеллюлоз, крахмала) являются важнейшими компонентами питания человека, животных и микроорганизмов и служат дешевым источником сахаров для удовлетворения постоянно возрастающей потребности в сырье пищевой, микробиологической, медицинской и химической отраслей промышленности Из глюкозы с помощью разнообразных химических, ферментативных и микробиологических процессов получают белковые и ферментные препараты, фруктозу и другие сахаристые вещества, аминокислоты, органические соединения разных классов, в том числе кислоты, спирты, антибиотики, важнейшие мономеры и т д Очевидно, что развитие химической и биохимической технологии приведет к значительному расширению ассортимента полезных продуктов С проблемой гидролиза полисахаридов тесно связана разработка новых подходов к биоконверсии энергии, поскольку гидролитическая стадия играет важную роль в получении газообразного топлива (биогаза) из растительной биомассы Особенно важной представляется возможность получения из глюкозы этанола с целью его использования в качестве топлива (или добавки к традиционному жидкому топливу) для двигателей внутреннего сгорания [c.4]