Ролята на биоорганичната химия в теоретичната подготовка на лекар. Предмет на биоорганична химия

“ … Имаше толкова много невероятни инциденти,

Сега нищо не й се струваше възможно ”

Л. Карол "Алиса в страната на чудесата"

Биоорганичната химия се развива на границата между две науки: химия и биология. В момента към тях се присъединиха медицина и фармакология. И четирите науки използват съвременни методи на физическо изследване, математически анализ и компютърно моделиране.

През 1807г Й.Я. Берцелиуспредложи вещества като зехтин или захар, които са често срещани в живата природа, да се наричат органични.

По това време вече са известни много природни съединения, които по-късно започват да се определят като въглехидрати, протеини, липиди и алкалоиди.

През 1812 г. руски химик К. С. Кирхофпревръща нишестето чрез нагряване с киселина в захар, по-късно наречена глюкоза.

През 1820 г. френски химик А. Браконо, като третира протеина с желатин, той получава веществото глицин, което принадлежи към клас съединения, които по-късно Берцелиусна име аминокиселини.

Рождената дата на органичната химия може да се счита за работата, публикувана през 1828 г Ф. Велера, който пръв синтезира вещество с естествен произход – урея- от неорганичното съединение амониев цианат.

През 1825 г. физикът Фарадейизолира бензен от газ, използван за осветяване на град Лондон. Наличието на бензол може да обясни димния пламък на лондонските лампи.

През 1842г Н.Н. Зининизвършва синтет z анилин,

През 1845 г. A.V. Колбе, ученик на Ф. Вьолер, синтезира оцетна киселина - несъмнено естествено органично съединение - от изходни елементи (въглерод, водород, кислород)

През 1854г П. М. Бертлозагрява глицерин със стеаринова киселина и получава тристеарин, който се оказва идентичен на естественото съединение, изолирано от мазнини. По-нататък следобед Бертловзеха други киселини, които не бяха изолирани от естествени мазнини и получиха съединения, много подобни на естествените мазнини. С това френският химик доказа, че е възможно да се получат не само аналози на природни съединения, но и създават нови, подобни и в същото време различни от естествените.

Много големи постижения на органичната химия през втората половина на 19 век са свързани със синтеза и изучаването на природни вещества.

През 1861 г. немският химик Фридрих Август Кекуле фон Страдониц (винаги наричан просто Кекуле в научната литература) публикува учебник, в който определя органичната химия като химия на въглерода.

През периода 1861-1864г. Руският химик А.М. Бутлеров създаде единна теория за структурата на органичните съединения, която направи възможно прехвърлянето на всички съществуващи постижения на единна научна основа и отвори пътя за развитието на науката за органичната химия.

През същия период Д.И.Менделеев. известен в целия свят като учен, открил и формулирал периодичния закон за промяна на свойствата на елементите, издал учебника „Органична химия“. Разполагаме с второто му издание (поправено и допълнено, Издание на Партньорството „Обществена полза“, Санкт Петербург, 1863 г. 535 стр.)

В книгата си великият учен ясно дефинира връзката между органичните съединения и жизнените процеси: „Можем да възпроизведем много от процесите и веществата, които се произвеждат от организмите изкуствено, извън тялото. По този начин протеиновите вещества, които се унищожават в животните под въздействието на погълнатия от кръвта кислород, се превръщат в амониеви соли, урея, слузна захар, бензоена киселина и други вещества, които обикновено се отделят с урината... Взето поотделно, всяко жизненоважно явление не е резултат от някаква специална сила, но възниква според общите закони на природата" По това време биоорганичната химия и биохимията все още не са се появили като

независими направления, отначало те бяха обединени физиологична химия, но постепенно те прераснаха на базата на всички постижения в две независими науки.

Проучва науката биоорганична химиявръзката между структурата на органичните вещества и техните биологични функции, като се използват предимно методи на органичната, аналитичната, физическата химия, както и на математиката и физиката

Основната отличителна черта на този предмет е изучаването на биологичната активност на веществата във връзка с анализа на тяхната химична структура

Обекти на изследване на биоорганичната химия: биологично важни природни биополимери - протеини, нуклеинови киселини, липиди, нискомолекулни вещества - витамини, хормони, сигнални молекули, метаболити - вещества, участващи в енергийния и пластичен метаболизъм, синтетични лекарства.

Основните задачи на биоорганичната химия включват:

1. Разработване на методи за изолиране и пречистване на природни съединения, като се използват медицински методи за оценка на качеството на лекарство (например хормон въз основа на степента на неговата активност);

2. Определяне на структурата на природно съединение. Използват се всички методи на химията: определяне на молекулно тегло, хидролиза, анализ на функционални групи, оптични методи на изследване;

3. Разработване на методи за синтез на природни съединения;

4. Изследване на зависимостта на биологичното действие от структурата;

5. Изясняване на естеството на биологичната активност, молекулярните механизми на взаимодействие с различни клетъчни структури или с нейните компоненти.

Развитието на биоорганичната химия през десетилетията е свързано с имената на руски учени:Д.И.Менделеева, А.М. Бутлеров, Н. Н. Зинин, Н. Д. Зелински, А. Н. Белозерски, Н. А. Преображенски, М. М. Шемякин, Ю.А. Овчинникова.

Основателите на биоорганичната химия в чужбина са учени, които са направили много големи открития: структурата на вторичната структура на протеините (L. Pauling), пълният синтез на хлорофил, витамин B 12 (R. Woodward), използването на ензими в синтез на сложни органични вещества. включително ген (G. Koran) и др

В Урал в Екатеринбургв областта на биоорганичната химия от 1928 до 1980 г. работи като ръководител на катедрата по органична химия на UPI, академик И. Я. Постовски, известен като един от основателите в нашата страна на научното направление за търсене и синтез на лекарства и автор на редица лекарства (сулфонамиди, противотуморни, противорадиационни, противотуберкулозни) Изследванията му продължават студенти, които работят под ръководството на академиците O.N.Cupakhin, V.N. Чарушин в USTU-UPI и в Института по органичен синтез на името на. И АЗ. Руската академия на науките Постовски.

Биоорганичната химия е тясно свързана със задачите на медицината и е необходима за изучаването и разбирането на биохимията, фармакологията, патофизиологията и хигиената. Целият научен език на биоорганичната химия, възприетата нотация и използваните методи не се различават от органичната химия, която сте изучавали в училище

ЛЕКЦИЯ 1

Биоорганична химия (БХХ), нейното значение в медицината

HOC е наука, която изучава биологичната функция на органичните вещества в тялото.

BOH възниква през втората половина на ХХ век. Обект на изследване са биополимери, биорегулатори и отделни метаболити.

Биополимерите са високомолекулни природни съединения, които са в основата на всички организми. Това са пептиди, протеини, полизахариди, нуклеинови киселини (НК), липиди и др.

Биорегулаторите са съединения, които химически регулират метаболизма. Това са витамини, хормони, антибиотици, алкалоиди, лекарства и др.

Познаването на структурата и свойствата на биополимерите и биорегулаторите ни позволява да разберем същността на биологичните процеси. По този начин установяването на структурата на протеините и NAs направи възможно разработването на идеи за биосинтезата на матричния протеин и ролята на NAs в запазването и предаването на генетична информация.

BOX играе важна роля в установяването на механизма на действие на ензими, лекарства, процеси на зрение, дишане, памет, нервна проводимост, мускулна контракция и др.

Основният проблем на HOC е да се изясни връзката между структурата и механизма на действие на съединенията.

BOX е базиран на материал от органична химия.

ОРГАНИЧНА ХИМИЯ

Това е науката, която изучава въглеродните съединения. В момента има ~16 милиона органични вещества.

Причини за многообразието на органичните вещества.

1. Съединения на С атоми един с друг и други елементи от периодичната система на Д. Менделеев. В този случай се формират вериги и цикли:

Права верига Разклонена верига

Тетраедрична планарна конфигурация

C атом конфигурация на C атом

2. Хомологията е наличието на вещества с подобни свойства, при което всеки член на хомоложния ред се различава от предходния с група
–CH 2 –. Например, хомоложната серия от наситени въглеводороди:

3. Изомерията е наличието на вещества, които имат еднакъв качествен и количествен състав, но различен строеж.

А.М. Бутлеров (1861) създава теорията за структурата на органичните съединения, която и до днес служи като научна основа на органичната химия.

Основни принципи на теорията за структурата на органичните съединения:

1) атомите в молекулите са свързани помежду си чрез химични връзки в съответствие с тяхната валентност;

2) атомите в молекулите на органичните съединения са свързани помежду си в определена последователност, която определя химическата структура на молекулата;

3) свойствата на органичните съединения зависят не само от броя и природата на съставните им атоми, но и от химичната структура на молекулите;

4) в молекулите има взаимно влияние на атомите, както свързани, така и несвързани директно един с друг;

5) химическата структура на дадено вещество може да се определи чрез изучаване на неговите химични трансформации и, обратно, неговите свойства могат да се характеризират със структурата на веществото.

Нека разгледаме някои разпоредби на теорията за структурата на органичните съединения.

Структурна изомерия

Тя споделя:

1) Верижна изомерия

2) Изомерия на позицията на множество връзки и функционални групи

3) Изомерия на функционални групи (междукласова изомерия)

Формули на Нюман

Циклохексан

Формата "стол" е енергийно по-изгодна от "вана".

Конфигурационни изомери

Това са стереоизомери, чиито молекули имат различно разположение на атомите в пространството, без да се вземат предвид конформациите.

Въз основа на типа симетрия всички стереоизомери се разделят на енантиомери и диастереомери.

Енантиомерите (оптични изомери, огледални изомери, антиподи) са стереоизомери, чиито молекули са свързани една с друга като обект и несъвместим огледален образ. Това явление се нарича енантиомеризъм. Всички химични и физични свойства на енантиомерите са еднакви, с изключение на две: въртене на равнината на поляризирана светлина (в поляриметър) и биологична активност. Условия за енантиомеризъм: 1) С атомът е в състояние на sp 3 хибридизация; 2) липса на каквато и да е симетрия; 3) наличието на асиметричен (хирален) С атом, т.е. атом имащ четири различни заместители.

Много хидрокси и аминокиселини имат способността да въртят равнината на поляризация на светлинния лъч наляво или надясно. Това явление се нарича оптична активност, а самите молекули са оптично активни. Отклонението на светлинния лъч надясно е отбелязано със знак „+“, наляво – „-“ и ъгълът на завъртане е посочен в градуси.

Абсолютната конфигурация на молекулите се определя чрез сложни физикохимични методи.

Относителната конфигурация на оптично активните съединения се определя чрез сравнение с глицералдехиден стандарт. Оптически активни вещества, имащи конфигурация на дясновъртящ или лявовъртящ глицералдехид (М. Розанов, 1906), се наричат ​​вещества от D- и L-серията. Еднаква смес от десни и леви изомери на едно съединение се нарича рацемат и е оптически неактивен.

Изследванията показват, че знакът на въртене на светлината не може да се свърже с принадлежността на веществото към D- и L-серията, той се определя само експериментално в инструменти - поляриметри. Например L-млечната киселина има ъгъл на въртене +3,8 o, D-млечната киселина - -3,8 o.

Енантиомерите са изобразени с помощта на формулите на Фишер.

L-ред D-ред

Сред енантиомерите може да има симетрични молекули, които нямат оптична активност и се наричат ​​мезоизомери.

Рацемат – гроздов сок

Оптичните изомери, които не са огледални изомери, различаващи се в конфигурацията на няколко, но не всички асиметрични С атоми, имащи различни физични и химични свойства, се наричат ​​s- ди-А-стереоизомери.

р-Диастереомерите (геометрични изомери) са стереомери, които имат р-връзка в молекулата. Те се намират в алкени, ненаситени висши въглеродни киселини, ненаситени дикарбонови киселини

Биологичната активност на органичните вещества е свързана с тяхната структура.

Например:

Цис-бутендова киселина, транс-бутендова киселина,

малеинова киселина - фумарова киселина - нетоксичен,

много токсичен открит в тялото

Всички естествени ненаситени съединения с по-висок въглерод са цис-изомери.

ЛЕКЦИЯ 2

Конюгирани системи

В най-простия случай спрегнатите системи са системи с редуващи се двойни и единични връзки. Те могат да бъдат отворени или затворени. Отворена система се намира в диеновите въглеводороди (HCs).

CH 2 = CH – CH = CH 2

Бутадиен-1, 3

CH 2 = CH – Cl

Тук се получава конюгацията на р-електрони с р-електрони. Този тип конюгация се нарича p, p-конюгация.

Затворена система се намира в ароматните въглеводороди.

C 6 H 6

Ароматност

Това е концепция, която включва различни свойства на ароматните съединения. Условия за ароматност: 1) плосък затворен пръстен, 2) всички C атоми са в sp 2 хибридизация, 3) образува се единична спрегната система от всички пръстенни атоми, 4) правилото на Хюкел е изпълнено: „4n+2 p-електрона участват в конюгация, където n = 1, 2, 3...”

Най-простият представител на ароматните въглеводороди е бензенът. Удовлетворява и четирите условия за ароматност.

Правилото на Хюкел: 4n+2 = 6, n = 1.

Взаимно влияние на атомите в една молекула

През 1861 г. руският учен А.М. Бутлеров изрази позицията: „Атомите в молекулите си влияят взаимно“. В момента това влияние се предава по два начина: индуктивен и мезомерен ефект.

Индуктивен ефект

Това е прехвърлянето на електронно влияние през веригата на s-връзката. Известно е, че връзката между атомите с различна електроотрицателност (ЕО) е поляризирана, т.е. изместен към повече EO атом. Това води до появата на ефективни (реални) заряди (d) върху атомите. Това електронно изместване се нарича индуктивно и се обозначава с буквата I и стрелката ®.

, X = Hal -, HO -, HS -, NH 2 - и т.н.

Индуктивният ефект може да бъде положителен или отрицателен. Ако заместителят X привлича електроните на химическа връзка по-силно от атома Н, тогава той проявява – I. I(H) = O. В нашия пример X проявява – I.

Ако X заместителят привлича електрони на връзката, по-слаби от Н атома, тогава той проявява +I. Всички алкили (R = CH3-, C2H5- и т.н.), Men+ показват +I.

Мезомерен ефект

Мезомерният ефект (ефект на конюгация) е влиянието на заместител, предаван през конюгирана система от р-връзки. Обозначава се с буквата М и извита стрелка. Мезомерният ефект може да бъде “+” или “–”.

По-горе беше казано, че има два вида спрежение p, p и p, p.

Заместител, който привлича електрони от конюгирана система, показва –M и се нарича акцептор на електрони (EA). Това са заместители с двойно

комуникация и др.

Заместител, който отдава електрони на конюгирана система, показва +M и се нарича донор на електрони (ED). Това са заместители с единични връзки, които имат несподелена електронна двойка (и т.н.).

маса 1 Електронни ефекти на заместителите

III. Според позицията на гр.д. –OH прави разлика между първични, вторични и третични алкохоли.

IV. Въз основа на броя на С атомите се разграничават ниско молекулно тегло и високо молекулно тегло.

CH 3 – (CH 2) 14 – CH 2 – OH (C 16 H 33 OH) CH 3 – (CH 2) 29 – CH 2 OH (C 31 H 63 OH)

Цетилов алкохол Мирицилов алкохол

Цетил палмитат е в основата на спермацет, мирицил палмитат се намира в пчелния восък.

Номенклатура:

Тривиално, рационално, MN (корен + окончание "ol" + арабска цифра).

Изомерия:

вериги, гр. позиции – О, оптично.

Структурата на молекулата на алкохола

CH киселина Nu център

Електрофилен център киселинен

център на основност център

Окислителни разтвори

1) Алкохолите са слаби киселини.

2) Алкохолите са слаби основи. Добавят H+ само от силни киселини, но са по-силни от Nu.

3) –I ефект гр. –OH увеличава мобилността на Н при съседния въглероден атом. Въглеродът придобива d+ (електрофилен център, S E) и се превръща в център на нуклеофилна атака (Nu). Връзката C–O се разрушава по-лесно от връзката H–O, поради което S N реакциите са характерни за алкохолите. Те, като правило, отиват в кисела среда, тъй като... протонирането на кислородния атом увеличава d+ на въглеродния атом и улеснява разкъсването на връзката. Този тип включва разтвори за образуване на етери и халогенни производни.

4) Изместването на електронната плътност от Н в радикала води до появата на СН-киселинен център. В този случай има процеси на окисляване и елиминиране (Е).

Физични свойства

Нисшите алкохоли (C 1 – C 12) са течности, висшите алкохоли са твърди вещества. Много свойства на алкохолите се обясняват с образуването на Н-връзки:

Химични свойства

I. Киселинно-основен

Алкохолите са слаби амфотерни съединения.

2R–OH + 2Na ® 2R–ONa + H 2

Алкохол

Алкохолатите лесно се хидролизират, което показва, че алкохолите са по-слаби киселини от водата:

R–ОНа + НОН ® R–ОН + NaОН

Основният център в алкохолите е хетероатомът О:

Ако разтворът идва с водородни халиди, тогава халогенидният йон ще се присъедини: CH 3 -CH 2 + + Cl - ® CH 3 -CH 2 Cl

HC1 ROH R-COOH NH 3 C 6 H 5 ONa

C1 - R-O - R-COO - NH 2 - C 6 H 5 O -

Анионите в такива разтвори действат като нуклеофили (Nu) поради заряда „-“ или несподелена електронна двойка. Анионите са по-силни основи и нуклеофилни реагенти от самите алкохоли. Следователно на практика алкохолатите, а не самите алкохоли, се използват за получаване на етери и естери. Ако нуклеофилът е друга алкохолна молекула, тогава той добавя към карбокатиона:

Това е разтвор за алкилиране (въвеждане на алкил R в молекула).

Заместник –OH гр. върху халоген е възможно под действието на PCl 3, PCl 5 и SOCl 2.

Третичните алкохоли реагират по-лесно по този механизъм.

Съотношението на S E по отношение на алкохолната молекула е съотношението на образуването на естери с органични и минерални съединения:

R – O N + H O – R – O – + H 2 O

Естер

Това е процедурата на ацилиране - въвеждането на ацил в молекулата.

При излишък от H 2 SO 4 и по-висока температура, отколкото в случай на образуване на етери, катализаторът се регенерира и се образува алкен:

CH 3 -CH 2 + + HSO 4 - ® CH 2 = CH 2 + H 2 SO 4

Разтворът Е е по-лесен за третични алкохоли, по-труден за вторични и първични алкохоли, т.к в последните случаи се образуват по-малко стабилни катиони. В тези области се спазва правилото на А. Зайцев: „По време на дехидратацията на алкохолите Н атомът се отделя от съседния С атом с по-ниско съдържание на Н атоми.“

CH3-CH = CH-CH3

Бутанол-2

В тялото гр. –OH се превръща в лесен за напускане чрез образуване на естери с H 3 PO 4:

IV. Окислителни разтвори

1) Първичните и вторичните алкохоли се окисляват от CuO, разтвори на KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 при нагряване до образуване на съответните карбонил-съдържащи съединения:

Нитроглицеринът е безцветна маслена течност. Под формата на разредени алкохолни разтвори (1%) се използва при ангина пекторис, т.к има съдоразширяващ ефект. Нитроглицеринът е мощен експлозив, който може да експлодира при удар или при нагряване. В този случай в малкия обем, зает от течната субстанция, моментално се образува много голям обем газове, което предизвиква силна взривна вълна. Нитроглицеринът е част от динамита и барута.

Представители на пентитола и хекситола са ксилитолът и сорбитолът, които са съответно пента- и хексавалентни алкохоли с отворена верига. Натрупването на –OH групи води до появата на сладък вкус. Ксилитолът и сорбитолът са заместители на захарта за диабетици.

Глицерофосфатите са структурни фрагменти от фосфолипиди, използвани като общ тоник.

Бензилов алкохол

Позиционни изомери

Съвременната биоорганична химия е разклонена област на знанието, в основата на много биомедицински дисциплини и преди всичко на биохимията, молекулярната биология, геномиката, протеомиката и

биоинформатика, имунология, фармакология.

Програмата се основава на систематичен подход за изграждане на целия курс на една теоретична основа.

основа, основана на идеи за електронната и пространствена структура на орган

съединения и механизми на техните химични превръщания. Материалът е представен под формата на 5 раздела, най-важните от които са: „Теоретични основи на структурата на органичните съединения и факторите, определящи тяхната реакционна способност“, „Биологично важни класове органични съединения“ и „Биополимери и техните структурни компоненти. липиди"

Програмата е насочена към специализирано обучение по биоорганична химия в медицински университет, поради което дисциплината се нарича „биоорганична химия в медицината“. Профилирането на обучението по биоорганична химия се обслужва от отчитане на историческата връзка между развитието на медицината и химията, включително органичната, повишено внимание към класове биологично важни органични съединения (хетерофункционални съединения, хетероцикли, въглехидрати, аминокиселини и протеини, нуклеинови киселини, липиди), както и биологично важни реакции на тези класове съединения). Отделен раздел от програмата е посветен на разглеждането на фармакологичните свойства на определени класове органични съединения и химическата природа на определени класове лекарства.

Отчитайки важната роля на „болестите от оксидативен стрес“ в структурата на съвременната човешка заболеваемост, програмата обръща специално внимание на реакциите на свободнорадикално окисляване, откриване на крайни продукти на свободнорадикалното окисление на липидите в лабораторната диагностика, естествени антиоксиданти и антиоксидантни лекарства. Програмата предвижда разглеждане на проблемите на околната среда, а именно природата на ксенобиотиците и механизмите на тяхното токсично въздействие върху живите организми.

1. Целта и целите на обучението.

1.1. Целта на преподаването на предмета биоорганична химия в медицината е да се развие разбиране за ролята на биоорганичната химия като основа на съвременната биология, теоретична основа за обяснение на биологичните ефекти на биоорганичните съединения, механизмите на действие на лекарствата и създаването на нови лекарства. Да развие знания за връзката между структурата, химичните свойства и биологичната активност на най-важните класове биоорганични съединения, да научи как да прилага придобитите знания при изучаване на следващите дисциплини и в професионалните дейности.

1.2 Цели на обучението по биоорганична химия:

1. Формиране на знания за структурата, свойствата и механизмите на реакция на най-важните класове биоорганични съединения, които определят тяхното медицинско и биологично значение.

2. Формиране на представи за електронната и пространствена структура на органичните съединения като основа за обяснение на техните химични свойства и биологична активност.

3. Формиране на умения и практически умения:

класифицира биоорганичните съединения според структурата на въглеродния скелет и функционалните групи;

използват правилата на химическата номенклатура за посочване на имената на метаболити, лекарства, ксенобиотици;

идентифицира реакционни центрове в молекулите;

да могат да извършват качествени реакции, които имат клинично и лабораторно значение.

2. Мястото на дисциплината в структурата на ООП:

Дисциплината "Биоорганична химия" е неразделна част от дисциплината "Химия", която принадлежи към математическия, природонаучен цикъл от дисциплини.

Основните знания, необходими за изучаване на дисциплината, се формират в цикъла от математически, природонаучни дисциплини: физика, математика; медицинска информатика; химия; биология; анатомия, хистология, ембриология, цитология; нормална физиология; микробиология, вирусология.

Предпоставка е за изучаване на дисциплините:

биохимия;

фармакология;

микробиология, вирусология;

имунология;

професионални дисциплини.

Успоредно изучавани дисциплини, осигуряващи междупредметни връзки в рамките на основната част от учебния план:

химия, физика, биология, 3. Списък на дисциплините и темите, които студентите трябва да усвоят, за да изучават биоорганична химия.

Обща химия. Структурата на атома, естеството на химичната връзка, видове връзки, класове химични вещества, видове реакции, катализа, реакция на средата във водни разтвори.

Органична химия. Класове органични вещества, номенклатура на органичните съединения, конфигурация на въглеродния атом, поляризация на атомните орбитали, сигма и пи връзки. Генетична връзка на класове органични съединения. Реактивност на различни класове органични съединения.

Физика. Структурата на атома. Оптика - ултравиолетови, видими и инфрачервени области на спектъра.

Взаимодействие на светлината с материята - пропускане, поглъщане, отражение, разсейване. Поляризирана светлина.

Биология. Генетичен код. Химични основи на наследствеността и изменчивостта.

латински език. Усвояване на терминология.

Чужд език. Умение за работа с чужда литература.

4. Раздели на дисциплината и междудисциплинарни връзки с предоставените (последващи)дисциплини № раздели от тази дисциплина, необходими за изучаване на предоставения № Наименование на предоставените поддисциплини (последващи) дисциплини (последващи) дисциплини 1 2 3 4 5 1 Химия + + + + + Биология + - - + + Биохимия + + + + + + 4 Микробиология, вирусология + + - + + + 5 Имунология + - - - + Фармакология + + - + + + 7 Хигиена + - + + + Професионални дисциплини + - - + + + 5. Изисквания към нивото на овладяване на съдържанието на учебната дисциплина Постигане на учебната цел Дисциплината „Биоорганична химия” включва изпълнението на редица целенасочени проблемни задачи, в резултат на които студентите трябва да развият определени компетентности, знания, умения и да придобият определени практически умения.

5.1. Студентът трябва да притежава:

5.1.1. Общи културни компетенции:

способността и желанието да се анализират социално значими проблеми и процеси, да се използват на практика методите на хуманитарните, природните, биомедицинските и клиничните науки в различни видове професионални и социални дейности (ОК-1);

5.1.2. Професионални компетенции (PC):

способност и желание за прилагане на основни методи, методи и средства за получаване, съхраняване, обработка на научна и професионална информация; получавате информация от различни източници, включително използването на съвременни компютърни инструменти, мрежови технологии, бази данни и способността и желанието да работите с научна литература, да анализирате информация, да извършвате търсения, да превръщате прочетеното в инструмент за решаване на професионални проблеми (маркирайте основните разпоредби, последици от тях и предложения);

способност и готовност за участие в поставянето на научни проблеми и тяхното експериментално внедряване (ПК-2, ПК-3, ПК-5, ПК-7).

5.2. Ученикът трябва да знае:

Принципи на класификация, номенклатура и изомерия на органичните съединения.

Основи на теоретичната органична химия, които са в основата на изучаването на структурата и реакционната способност на органичните съединения.

Пространствената и електронна структура на органичните молекули и химичните трансформации на веществата, които са участници в жизнените процеси, в пряка връзка с тяхната биологична структура, химични свойства и биологична роля на основните класове биологично важни органични съединения.

5.3. Студентът трябва да може да:

Класифицирайте органичните съединения според структурата на въглеродния скелет и естеството на функционалните групи.

Съставяне на формули по име и назоваване на типични представители на биологично важни вещества и лекарства по структурна формула.

Идентифицирайте функционални групи, киселинни и основни центрове, спрегнати и ароматни фрагменти в молекулите, за да определите химичното поведение на органичните съединения.

Предскажете посоката и резултата от химичните трансформации на органичните съединения.

5.4. Студентът трябва да притежава:

Умения за самостоятелна работа с учебна, научна и справочна литература; направете търсене и направете общи заключения.

Имате умения за работа с химически стъклени изделия.

Има умения за безопасна работа в химическа лаборатория и способност за работа с разяждащи, токсични, силно летливи органични съединения, работа с горелки, спиртни лампи и електрически нагревателни уреди.

5.5. Форми за контрол на знанията 5.5.1. Текущ контрол:

Диагностичен контрол на усвояването на материала. Провежда се периодично основно за контрол на знанията по формулен материал.

Учебен компютърен контрол във всеки урок.

Тестови задачи, изискващи способност за анализ и обобщение (виж Приложението).

Планирани колоквиуми след завършване на изучаването на големи раздели от програмата (виж Приложението).

5.5.2 Краен контрол:

Тест (извършва се на два етапа):

C.2 - Математически, природни науки и медико-биологични Обща интензивност на труда:

2 Класификация, номенклатура и Класификация и класификационни характеристики на органичните съвременни физични съединения: структурата на въглеродния скелет и естеството на функционалната група.

химични методи Функционални групи, органични радикали. Биологично важни изследвания на биоорганични класове органични съединения: алкохоли, феноли, тиоли, етери, сулфиди, алдехидни съединения, кетони, карбоксилни киселини и техните производни, сулфонови киселини.

Номенклатура на IUPAC. Разновидности на международната номенклатура: субститутивна и радикално-функционална номенклатура. Стойността на знанието 3 Теоретични основи на структурата на органичните съединения и теорията на структурата на органичните съединения на А. М. Бутлеров. Основните фактори, определящи техните позиции. Структурни формули. Природата на въглеродния атом по позиция и реактивност. вериги. Изомерията като специфично явление на органичната химия. Видове стереоизомерия.

Хиралността на молекулите на органичните съединения като причина за оптичната изомерия. Стереоизомерия на молекули с един център на хиралност (енантиомерия). Оптична дейност. Глицералдехид като конфигурационен стандарт. Проекционни формули на Фишер. D и L система на стереохимична номенклатура. Идеи за R, S-номенклатура.

Стереоизомерия на молекули с два или повече хирални центъра: енантиомерия и диастереомерия.

Стереоизомерия в редица съединения с двойна връзка (пидиастереомерия). Цис и транс изомери. Стереоизомерия и биологична активност на органичните съединения.

Взаимно влияние на атомите: причини за появата, видове и методи за предаване в молекулите на органичните съединения.

Сдвояване. Сдвояване в отворени вериги (Pi-Pi). Конюгирани връзки. Диенови структури в биологично важни съединения: 1,3-диени (бутадиен), полиени, алфа, бета-ненаситени карбонилни съединения, карбоксилна група. Свързването като стабилизиращ фактор на системата. Енергия на конюгиране. Конюгация в арени (Pi-Pi) и хетероцикли (p-Pi).

Ароматност. Критерии за ароматност. Ароматичност на бензеноидни (бензен, нафтален, антрацен, фенантрен) и хетероциклични (фуран, тиофен, пирол, имидазол, пиридин, пиримидин, пурин) съединения. Широко разпространена поява на конюгирани структури в биологично важни молекули (порфин, хем и др.).

Поляризацията на връзката и електронните ефекти (индуктивни и мезомерни) като причина за неравномерното разпределение на електронната плътност в молекулата. Заместителите са донори на електрони и акцептори на електрони.

Най-важните заместители и техните електронни ефекти. Електронни ефекти на заместителите и реактивност на молекулите. Правило за ориентация в бензеновия пръстен, заместители от първи и втори род.

Киселинност и основност на органичните съединения.

Киселинност и основност на неутрални молекули на органични съединения с водородсъдържащи функционални групи (амини, алкохоли, тиоли, феноли, карбоксилни киселини). Киселини и основи според Бронстед-Лоури и Люис. Конюгирани двойки киселини и основи. Анионна киселинност и стабилност. Количествена оценка на киселинността на органични съединения въз основа на стойностите на Ka и pKa.

Киселинност на различни класове органични съединения. Фактори, които определят киселинността на органичните съединения: електроотрицателност на неметалния атом (C-H, N-H и O-H киселини); поляризуемост на неметален атом (алкохоли и тиоли, тиолови отрови); природата на радикала (алкохоли, феноли, карбоксилни киселини).

Основност на органичните съединения. n-бази (хетероцикли) и pi-бази (алкени, алкандиени, арени). Фактори, които определят основността на органичните съединения: електроотрицателност на хетероатома (O- и N бази); поляризуемост на неметален атом (О- и S-основа); природата на радикала (алифатни и ароматни амини).

Значението на киселинно-алкалните свойства на неутралните органични молекули за тяхната реактивност и биологична активност.

Водородната връзка като специфична проява на киселинно-алкални свойства. Общи закономерности на реактивността на органичните съединения като химическа основа на тяхното биологично функциониране.

Реакционни механизми на органични съединения.

Класификация на реакциите на органичните съединения според резултата от заместване, присъединяване, елиминиране, пренареждане, редокс и според механизма - радикални, йонни (електрофилни, нуклеофилни). Видове разцепване на ковалентната връзка в органичните съединения и получените частици: хомолитично разцепване (свободни радикали) и хетеролитично разцепване (карбкатиони и карбонаниони).

Електронна и пространствена структура на тези частици и фактори, определящи тяхната относителна устойчивост.

Реакции на хомолитично радикално заместване в алкани, включващи С-Н връзки на sp 3-хибридизирания въглероден атом. Окислителни реакции на свободни радикали в жива клетка. Реактивни (радикални) форми на кислорода. Антиоксиданти. Биологично значение.

Реакции на електрофилно присъединяване (Ae): хетеролитични реакции, включващи Pi връзката. Механизъм на реакциите на халогениране и хидратация на етилен. Киселинна катализа. Влияние на статичните и динамичните фактори върху региоселективността на реакциите. Особености на реакциите на добавяне на водородсъдържащи вещества към Pi връзката в несиметрични алкени. Правилото на Марковников. Характеристики на електрофилно присъединяване към спрегнати системи.

Реакции на електрофилно заместване (Se): хетеролитични реакции, включващи ароматна система. Механизъм на реакциите на електрофилно заместване в арените. Сигма комплекси. Реакции на алкилиране, ацилиране, нитриране, сулфониране, халогениране на арени. Правило за ориентация.

Заместители от 1-ви и 2-ри вид. Характеристики на реакциите на електрофилно заместване в хетероцикли. Ориентиращо влияние на хетероатомите.

Реакции на нуклеофилно заместване (Sn) при sp3-хибридизиран въглероден атом: хетеролитични реакции, причинени от поляризация на сигма връзката въглерод-хетероатом (халогенни производни, алкохоли). Влиянието на електронни и пространствени фактори върху реактивоспособността на съединенията в реакциите на нуклеофилно заместване.

Реакция на хидролиза на халогенни производни. Реакции на алкилиране на алкохоли, феноли, тиоли, сулфиди, амоняк и амини. Ролята на киселинната катализа в нуклеофилното заместване на хидроксилната група.

Дезаминиране на съединения с първична аминогрупа. Биологична роля на реакциите на алкилиране.

Реакции на елиминиране (дехидрохалогениране, дехидратация).

Повишена СН киселинност като причина за реакции на елиминиране, придружаващи нуклеофилно заместване при sp3-хибридизирания въглероден атом.

Реакции на нуклеофилно присъединяване (An): хетеролитични реакции, включващи pi връзката въглерод-кислород (алдехиди, кетони). Класове карбонилни съединения. Представители. Получаване на алдехиди, кетони, карбоксилни киселини. Строеж и реактивност на карбонилната група. Влияние на електронни и пространствени фактори. Механизъм на An реакциите: ролята на протонирането в повишаване на карбонилната реактивност. Биологично важни реакции на алдехиди и кетони: хидрогениране, окисление-редукция на алдехиди (реакция на дисмутация), окисление на алдехиди, образуване на цианохидрини, хидратация, образуване на полуацетали, имини. Реакции на присъединяване на алдол. Биологично значение.

Реакции на нуклеофилно заместване при sp2-хибридизирания въглероден атом (карбоксилни киселини и техните функционални производни).

Механизмът на реакциите на нуклеофилно заместване (Sn) при sp2 хибридизирания въглероден атом. Реакции на ацилиране - образуване на анхидриди, естери, тиоестери, амиди - и техните реакции на обратна хидролиза. Биологична роля на реакциите на ацилиране. Киселинни свойства на карбоксилните киселини според O-H групата.

Реакции на окисление и редукция на органични съединения.

Редокс реакции, електронен механизъм.

Степени на окисление на въглеродните атоми в органичните съединения. Окисляване на първични, вторични и третични въглеродни атоми. Окисляемост на различни класове органични съединения. Начини за използване на кислорода в клетката.

Енергийно окисляване. Оксидазни реакции. Окисляването на органичните вещества е основният източник на енергия за хемотрофите. Пластмасово оксидиране.

4 Биологично важни класове органични съединения Многовалентни алкохоли: етиленгликол, глицерол, инозитол. Образование Хидрокси киселини: класификация, номенклатура, представители на млечна, бетахидроксимаслена, гамахидроксимаслена, ябълчена, винена, лимонена, редуктивно аминиране, трансаминиране и декарбоксилиране.

Аминокиселини: класификация, представители на бета и гама изомери: аминопропан, гама-аминомаслена, епсилонаминокапронова. Реакция Салицилова киселина и нейните производни (ацетилсалицилова киселина, антипиретик, противовъзпалително и антиревматично средство, ентеросептол и 5-NOK. Изохинолиновата сърцевина като основа на алкалоидите на опиума, спазмолитици (папаверин) и аналгетици (морфин). Акридиновите производни са дезинфектанти.

ксантинови производни - кофеин, теобромин и теофилин, индолови производни резерпин, стрихнин, пилокарпин, хинолинови производни - хинин, изохинолин морфин и папаверин.

цефалоспроините са производни на цефалоспорановата киселина, тетрациклините са производни на нафтацена, стрептомицините са амилогликозиди. Полусинтетични 5 Биополимери и техните структурни компоненти. Липиди. Определение. Класификация. Функции.

Цикло-оксотавтомерия. Мутаротация. Производни на монозахаридите дезоксизахар (дезоксирибоза) и аминозахари (глюкозамин, галактозамин).

Олигозахариди. Дизахариди: малтоза, лактоза, захароза. Структура. Огликозидна връзка. Възстановяващи свойства. Хидролиза. Биологичен (път на разграждане на аминокиселините); радикални реакции - хидроксилиране (образуване на окси-производни на аминокиселини). Образуване на пептидна връзка.

Пептиди. Определение. Структура на пептидната група. Функции.

Биологично активни пептиди: глутатион, окситоцин, вазопресин, глюкагон, невропептиди, кининови пептиди, имуноактивни пептиди (тимозин), възпалителни пептиди (дифексин). Концепцията за цитокини. Антибиотични пептиди (грамицидин, актиномицин D, циклоспорин А). Пептидни токсини. Връзка между биологичните ефекти на пептидите и някои аминокиселинни остатъци.

катерици. Определение. Функции. Нива на протеинова структура. Първичната структура е последователността от аминокиселини. Изследователски методи. Частична и пълна хидролиза на протеини. Значението на определянето на първичната структура на протеините.

Насочената сайт-специфична мутагенеза като метод за изследване на връзката между функционалната активност на протеините и първичната структура. Вродени нарушения на първичната структура на протеините - точкови мутации. Вторична структура и нейните видове (алфа спирала, бета структура). Третична структура.

Денатурация. Концепцията за активни центрове. Кватернерна структура на олигомерни протеини. Кооперативни имоти. Прости и сложни протеини: гликопротеини, липопротеини, нуклеопротеини, фосфопротеини, металопротеини, хромопротеини.

Азотни бази, нуклеозиди, нуклеотиди и нуклеинови киселини.

Дефиниране на понятията азотна основа, нуклеозид, нуклеотид и нуклеинова киселина. Пуринови (аденин и гуанин) и пиримидинови (урацил, тимин, цитозин) азотни основи. Ароматни свойства. Устойчивостта на окислително разграждане като основа за изпълнение на биологична роля.

Лактим - лактамен тавтомеризъм. Малки азотни основи (хипоксантин, 3-N-метилурацил и др.). Производни на азотни основи - антиметаболити (5-флуороурацил, 6-меркаптопурин).

Нуклеозиди. Определение. Образуване на гликозидна връзка между азотна основа и пентоза. Хидролиза на нуклеозиди. Нуклеозидни антиметаболити (аденин арабинозид).

Нуклеотиди. Определение. Структура. Образуване на фосфоестерна връзка по време на естерификацията на C5 хидроксилната група на пентозата с фосфорна киселина. Хидролиза на нуклеотиди. Макроерг нуклеотиди (нуклеозидни полифосфати - ADP, ATP и др.). Нуклеотиди-коензими (НАД+, ФАД), структура, роля на витамините В5 и В2.

Нуклеинови киселини - РНК и ДНК. Определение. Нуклеотиден състав на РНК и ДНК. Първична структура. Фосфодиестерна връзка. Хидролиза на нуклеинови киселини. Дефиниране на понятията триплет (кодон), ген (цистрон), генетичен код (геном). Международен проект за човешкия геном.

Вторична структура на ДНК. Ролята на водородните връзки в образуването на вторична структура. Допълващи се двойки азотни бази. Третична структура на ДНК. Промени в структурата на нуклеиновите киселини под въздействието на химикали. Концепцията за мутагенни вещества.

Липиди. Дефиниция, класификация. Осапуняеми и неосапуняеми липиди.

Естествените висши мастни киселини са компоненти на липидите. Най-важните представители: палмитинова, стеаринова, олеинова, линолова, линоленова, арахидонова, ейкозапентаенова, докозохексаенова (витамин F).

Неутрални липиди. Ацилглицероли - естествени мазнини, масла, восъци.

Изкуствени хранителни хидромазнини. Биологична роля на ацилглицеролите.

Фосфолипиди. Фосфатидни киселини. Фосфатидилхолини, фосфатидиетаноламини и фосфатидилсерини. Структура. Участие в образуването на биологични мембрани. Липидна пероксидация в клетъчните мембрани.

Сфинголипиди. Сфингозин и сфингомиелини. Гликолипиди (цереброзиди, сулфатиди и ганглиозиди).

Неосапуняеми липиди. Терпени. Моно- и бициклични терпени 6 Фармакологични свойства Фармакологични свойства на някои класове монополи и някои класове хетерофункционални съединения (халогеноводороди, алкохоли, окси- и органични съединения. оксокиселини, бензенови производни, хетероцикли, алкалоиди.). Химически Химическата природа на някои противовъзпалителни лекарства, аналгетици, антисептици и класове лекарства. антибиотици.

6.3. Раздели от дисциплини и видове часове 1. Въведение в предмета. Класификация, номенклатура и изследване на биоорганичните съединения 2. Теоретични основи на структурата на органичната реактивност.

3. Биологично важни класове органични 5 Фармакологични свойства на някои класове органични съединения. Химическата природа на някои класове лекарства Л-лекции; ПЗ – практически упражнения; ЛР – лабораторни упражнения; C – семинари; СРС – самостоятелна работа на учениците;

6.4 Тематичен план на лекциите по дисциплината 1 1 Въведение в дисциплината. История на развитието на биоорганичната химия, значение за 3 2 Теория на структурата на органичните съединения от А. М. Бутлеров. Изомерията като 4 2 Взаимно влияние на атомите: причини за възникване, видове и методи за предаването му в 7 1.2 Контролна работа в разделите „Класификация, номенклатура и съвременни физикохимични методи за изследване на биоорганични съединения“ и „Теоретични основи на структурата на органичните съединения и фактори, определящи тяхната реакция 15 5 Фармакологични свойства на някои класове органични съединения. Химически 19 4 14 Откриване на неразтворими калциеви соли на висши карбонати 1 1 Въведение в предмета. Класификация и работа с препоръчителната литература.

номенклатура на биоорганичните съединения. Писмена работа за 3 2 Взаимно влияние на атомите в молекулите Работа с препоръчителната литература.

4 2 Киселинност и основност на органичните материали Работа с препоръчителната литература.

5 2 Механизми на органичните реакции Работа с препоръчаната литература.

6 2 Окисление и редукция на органични материали Работа с препоръчаната литература.

7 1.2 Контролна работа по раздел Работа с препоръчителна литература. * съвременни физико-химични методи по предложените теми, провеждане на изследвания на биоорганични съединения”, търсене на информация в различни органични съединения и фактори, ИНТЕРНЕТ и работа с англоезични бази данни 8 3 Хетерофункционални биоорганични Работа с препоръчителна литература.

9 3 Биологично важни хетероцикли. Работа с препоръчана литература.

10 3 Витамини (лабораторна работа). Работа с препоръчана литература.

12 4 Алфа аминокиселини, пептиди и протеини. Работа с препоръчана литература.

13 4 Азотни бази, нуклеозиди, Работа с препоръчителна литература.

нуклеотиди и нуклеинови киселини. Изпълнение на писмена задача 15 5 Фармакологични свойства на някои Работа с препоръчителна литература.

класове органични съединения. Изпълнение на писмена работа за писане Химическата природа на някои класове химични формули на някои лекарствени * - задачи по избор на ученика.

органични съединения.

органични молекули.

органични молекули.

органични съединения.

органични съединения.

връзки. Стереоизомерия.

определени класове лекарства.

По време на семестъра студентът може да получи максимум 65 точки от практическите занятия.

В едно практическо занятие студентът може да получи максимум 4,3 точки. Този брой се състои от получените точки за присъствие на час (0,6 точки), изпълнение на задание за извънаудиторна самостоятелна работа (1,0 точки), лабораторни упражнения (0,4 точки) и точки, получени за устен отговор и тестова задача (от 1,3 до 2,3 точки). Точките за присъствие на занятия, изпълнение на задачи за извънаудиторна самостоятелна работа и лабораторни упражнения се присъждат на принципа „да” – „не”. Точките за устния отговор и тестовата задача се присъждат диференцирано от 1,3 до 2,3 точки при положителен отговор: 0-1,29 точки отговарят на оценката „незадоволителна“, 1,3-1,59 - „задоволителна“, 1,6 -1,99 – „добра“. ”, 2.0-2.3 – „отличен”. На теста ученикът може да получи максимум 5,0 точки: присъствие в час 0,6 точки и даване на устен отговор 2,0-4,4 точки.

За да бъде допуснат до теста, ученикът трябва да получи най-малко 45 точки, като текущото представяне на ученика се оценява, както следва: 65-75 точки – „отличен“, 54-64 точки – „добър“, 45-53 точки – „ задоволителен”, под 45 точки – незадоволителен. Ако ученик получи от 65 до 75 точки (резултат „отличен“), тогава той се освобождава от теста и автоматично получава оценка „издържан“ в книгата за оценки, като получава 25 точки за теста.

На теста ученикът може да получи максимум 25 точки: 0-15,9 точки съответстват на оценката „незадоволително“, 16-17,5 – „задоволително“, 17,6-21,2 – „добро“, 21,3-25 – „Отлично“.

Разпределение на бонус точките (общо до 10 точки за семестър) 1. Посещение на лекции – 0,4 точки (100% присъствие на лекции – 6,4 точки на семестър);

2. Участие в UIRS до 3 точки, включително:

написване на резюме по предложената тема – 0,3 точки;

подготовка на доклад и мултимедийна презентация за заключителната учебно-теоретична конференция 3. Участие в изследователска работа – до 5 точки, в т.ч.

присъствие на заседание на студентския научен кръжок към катедрата – 0,3 точки;

изготвяне на доклад за заседание на студентския научен кръжок – 0,5 точки;

изнасяне на доклад на студентска научна конференция – 1 точка;

представяне на регионална, общоруска и международна студентска научна конференция – 3 точки;

публикации в сборници от студентски научни конференции – 2 точки;

публикация в рецензирано научно списание – 5 точки;

4. Участие в учебната работа на катедрата до 3 точки, в т.ч.

участие в организацията на учебната дейност, провеждана от катедрата в извънаудиторно време – 2 точки за едно събитие;

посещаване на учебни дейности, провеждани от катедрата в извънаудиторни часове – 1 точка за едно събитие;

Разпределение на наказателните точки (общо до 10 точки за семестър) 1. Отсъствие от лекции по неуважителна причина - 0,66-0,67 точки (0% присъствие на лекции - 10 точки за Ако студентът е пропуснал урок по уважителна причина, има право да разработи урока, за да подобри текущия си рейтинг.

При неизвинено отсъствие ученикът трябва да завърши класа и да получи оценка с коефициент на намаление 0,8.

Ако студентът е освободен от физическо присъствие в часовете (със заповед на академията), тогава той получава максимален брой точки, ако изпълни заданието за извънаудиторна самостоятелна работа.

6. Образователна, методическа и информационна подкрепа на дисциплината 1. Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков, С. Е. Зурабян. Биоорганична химия. М.: ДРОФА, 2009.

2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганична химия. М.: ДРОФА, 2005.

1. Овчиников Ю.А. Биоорганична химия. М.: Образование, 1987.

2. Riles A., Smith K., Ward R. Основи на органичната химия. М.: Мир, 1983.

3. Щербак И.Г. Биологична химия. Учебник за медицинските училища. С.-П. Издателство на Санкт Петербургския държавен медицински университет, 2005 г.

4. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологична химия. М.: Медицина, 2004.

5. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологична химия. М.: Медицина, Поступаев В.В., Рябцева Е.Г. Биохимична организация на клетъчните мембрани (учебник за студенти от фармацевтичните факултети на медицинските университети). Хабаровск, Далекоизточен държавен медицински университет. 2001 г

7. Сорос образователно списание, 1996-2001.

8. Ръководство за лабораторни упражнения по биоорганична химия. Под редакцията на N.A. Tyukavkina, M.:

Медицина, 7.3 Учебно-методически материали, изготвени от катедрата 1. Методическа разработка на практически занятия по биоорганична химия за студенти.

2. Методически разработки за самостоятелна извънаудиторна работа на студентите.

3. Бородин Е.А., Бородина Г.П. Биохимична диагностика (физиологична роля и диагностична стойност на биохимичните показатели на кръвта и урината). Учебник 4-то издание. Благовещенск, 2010 г.

4. Бородина Г.П., Бородин Е.А. Биохимична диагностика (физиологична роля и диагностична стойност на биохимичните показатели на кръвта и урината). Електронен учебник. Благовещенск, 2007 г.

5. Задачи за компютърна проверка на знанията на студентите по биоорганична химия (Съставители Бородин Е.А., Дорошенко Г.К., Егоршина Е.В.) Благовещенск, 2003 г.

6. Тестови задачи по биоорганична химия за изпита по биоорганична химия за студенти от медицинския факултет на медицинските университети. Инструментариум. (Съставител Бородин Е.А., Дорошенко Г.К.). Благовещенск, 2002.

7. Контролни задачи по биоорганична химия за практически занятия по биоорганична химия за студенти от Медицински факултет. Инструментариум. (Съставител Бородин Е.А., Дорошенко Г.К.). Благовещенск, 2002.

8. Витамини. Инструментариум. (Съставител Egorshina E.V.). Благовещенск, 2001.

8.5 Осигуряване на дисциплина с оборудване и образователни материали 1 Химическа стъклария:

Стъклария:

1.1 химични епруветки 5000 Химични опити и анализи в практически занятия, УИРС, 1.2 центрофужни епруветки 2000 Химични опити и анализи в практически занятия, УИРС, 1.3 стъклени пръчици 100 Химични опити и анализи в практически занятия, УИРС, 1.4. колби с различни обеми (за 200 Химични експерименти и анализи в практическите занятия, UIRS, 1,5 колби с голям обем - 0,5-2,0 30 Химични експерименти и анализи в практическите занятия, UIRS, 1,6 химически чаши от различни 120 Химични експерименти и анализи в практическите занятия, UIRS, 1,7 големи химически чаши 50 Химични експерименти и анализи в практически занятия, UIRS, подготовка на работници 1,8 колби с различни размери 2000 Химични експерименти и анализи в практически занятия, UIRS, 1,9 филтърни фунии 200 Химични експерименти и анализи в практически занятия, UIRS, 1.10 стъклария Химични експерименти и анализи в практическите занятия, CIRS, хроматография и др.).

1.11 спиртни лампи 30 Химични опити и анализи в практическите занятия, UIRS, Порцеланови съдове 1.12 чаширазлични обеми (0,2- 30 Приготвяне на реактиви за практически занятия 1,13 хаванчета и пестици Приготвяне на реактиви за практически занятия, химични опити и 1,15 чаши за изпаряване 20 Химични опити и анализи за практически занятия, UIRS, Измервателна стъклария:

1.16 мерителни колби с различни 100 Приготвяне на реактиви за практически занятия, Химични експерименти 1.17 градуирани цилиндри с различни 40 Приготвяне на реактиви за практически занятия, Химически експерименти 1.18 чаши с различни обеми 30 Приготвяне на реактиви за практически занятия, Химични експерименти 1.19 мерителни пипети за 2000 г. Химични експерименти и анализи за практически занятия, UIRS, микропипети) 1.20 механични автоматични 15 Химични експерименти и анализи в практически занятия, UIRS, 1.21 механични автоматични 2 Химични експерименти и анализи в практически занятия, UIRS, дозатори с променлив обем NIRS 1.22 електронни автоматични 1 Химични експерименти и анализи в практически занятия, UIRS, 1.23 AC микроспринцовки 5 Химични опити и анализи в практически занятия, UIRS, 2 Техническо оборудване:

2.1 стелажи за епруветки 100 Химични опити и анализи в практически занятия, UIRS, 2.2 стелажи за пипети 15 Химични опити и анализи в практически занятия, UIRS, 2.3 метални стелажи 15 Химични опити и анализи в практически занятия, UIRS, Нагревателни уреди:

2.4 сушилни шкафове 3 Сушене на химически стъклени изделия, задържане на химикали 2.5 Въздушни термостати 2Термостатиране на инкубационната смес при определяне 2.6 водни термостати 2 Термостатиране на инкубационната смес при определяне 2.7 електрически печки 3 Приготвяне на реактиви за практически упражнения, химични опити и 2.8 Хладилници с фризери 5 Съхранение на химични реактиви, разтвори и биологичен материал за камери “Чинар” ”, „Бирюса”, практически упражнения , UIRS, NIRS „Стинол”

2.9 Шкафове за съхранение 8 Съхранение на химически реактиви 2.10 Метален сейф 1 Съхранение на токсичниреактиви и етанол 3 Оборудване с общо предназначение:

3.1 аналитичен демпфер 2 Гравиметричен анализ в практическите занятия, UIRS, NIRS 3.6 Ултрацентрофуга 1 Демонстрация на метода за седиментационен анализ в практическите занятия (Германия) 3.8 Магнитни бъркалки 2 Приготвяне на реагентите за практическите занятия 3.9 Електрически дестилатор DE - 1 Получаване на дестилирана вода за приготвяне на реактиви за 3.10 Термометри 10 Контрол на температурата по време на химически анализи 3.11 Комплект ареометри 1 Измерване на плътността на разтвори 4 Специално оборудване:

4.1 Апарат за електрофореза на 1 Демонстрация на метода за електрофореза на серумни протеини на 4.2 Апарат за електрофореза на 1 Демонстрация на метода за разделяне на серумни липопротеини 4.3 Оборудване за колона Демонстрация на метода за разделяне на протеини с помощта на хроматография 4.4 Оборудване за демонстрация на TLC метод за разделяне на липиди при практически тънък хроматографски слой. класове, NIRS Измервателна апаратура:

Фотоелектрични колориметри:

4.8 Фотометър “SOLAR” 1 Измерване на абсорбцията на светлина на оцветени разтвори при 4.9 Спектрофотометър SF 16 1 Измерванесветлинна абсорбция на разтвори във видимата и UV област 4.10 Клиничен спектрофотометър 1 Измерване на светлинна абсорбция на разтвори във видимата и UV област на спектъра “Schimadzu - CL–770” с използване на спектрални методи за определяне 4.11 Високоефективен 1 Демонстрация на HPLC метода (практически упражнения, UIRS, NIRS) течен хроматограф "Милихром - 4".

4.12 Поляриметър 1 Демонстрация на оптичната активност на енантиомерите, 4.13 Рефрактометър 1 Демонстрациярефрактометричен метод за определяне 4.14 pH метри 3 Приготвяне на буферни разтвори, демонстрация на буфер 5 Прожекционно оборудване:

5.1 Мултимедиен проектор и 2 Демонстрация на мултимедийни презентации, фото и шрайбпроектор: Демонстрациядиапозитиви по време на лекциите и практическите занятия 5.3 „Полуавтоматично носене” 5.6 Уред за демонстрация Към морфологичен учебен корпус. Демонстрация на прозрачни филми (режийни) и илюстративен материал на лекции, по време на UIRS и NIRS филмов проектор.

6 Компютърни технологии:

6.1 Катедрена мрежа от 1 Достъп до образователни ресурси на ИНТЕРНЕТ (национални и персонални компютри с международни електронни бази данни по химия, биология и достъп до ИНТЕРНЕТ медицина) за преподаватели от катедрата и студенти в образователни и 6.2 Персонални компютри 8 Създаване от учители на отдел печатни и електронни служители на катедрата дидактически материали по време на учебно-методическа работа, 6.3 Компютърен клас за 10 1 Програмирана проверка на знанията на студентите в практически занятия, по време на контролни и изпитни работи (текущи, 7 Образователни таблици:

1. Пептидна връзка.

2. Закономерност на структурата на полипептидната верига.

3. Видове връзки в белтъчната молекула.

4. Дисулфидна връзка.

5. Видова специфичност на протеините.

6. Вторична структура на белтъците.

7. Третична структура на белтъците.

8. Миоглобин и хемоглобин.

9. Хемоглобин и неговите производни.

10. Липопротеини в кръвната плазма.

11. Видове хиперлипидемия.

12. Електрофореза на белтъци върху хартия.

13. Схема на биосинтеза на протеини.

14. Колаген и тропоколаген.

15. Миозин и актин.

16. Дефицит на витамин RR (пелагра).

17. Дефицит на витамин В1.

18. Дефицит на витамин С.

19. Дефицит на витамин А.

20. Дефицит на витамин D (рахит).

21. Простагландините са физиологично активни производни на ненаситени мастни киселини.

22. Невроксини, образувани от катехаламини и индоламини.

23. Продукти от неензимни реакции на допамин.

24. Невропептиди.

25. Полиненаситени мастни киселини.

26. Взаимодействие на липозомите с клетъчната мембрана.

27. Свободно окисление (разлики от тъканното дишане).

28. ПНМК от семействата омега 6 и омега 3.

2 Комплекта слайдове за различни раздели на програмата 8.6 Интерактивни средства за обучение (Интернет технологии), мултимедийни материали, Електронни библиотеки и учебници, фото и видео материали 1 Интерактивни средства за обучение (Интернет технологии) 2 Мултимедийни материали Stonik V.A. (TIBOH DSC SB RAS) „Природните съединения са основата 5 Бородин Е.А. (AGMA) „Човешки геном. Геномика, протеомика и авторско представяне 6 Пивоварова E.N (Институт по цитология и генетика, Сибирски клон на Руската академия на медицинските науки) „Ролята на регулирането на генната експресия Авторско представяне на човек.“

3 Електронни библиотеки и учебници:

2 MEDLINE. CD версия на електронни бази данни по химия, биология и медицина.

3 Науки за живота. CD версия на електронни бази данни по химия и биология.

4 научни резюмета на Кеймбридж. CD версия на електронни бази данни по химия и биология.

5 PubMed – електронна база данни на Националния здравен институт http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ Органична химия. Цифрова библиотека. (Съставител Н. Ф. Тюкавкина, А. И. Хвостова) - М., 2005 г.

Органична и обща химия. Лекарство. Лекции за студенти, курс. (Електронно ръководство). М., 2005

4 видеоклипа:

3 MES TIBOKH DSC FEB RAS CD

Авторски снимки и видео материали на главата. отдел проф. Е. А. Бородин за 1 университети в Упсала (Швеция), Гранада (Испания), медицински училища на университети в Япония (Ниигата, Осака, Канадзава, Хиросаки), Институт по биомедицинска химия на Руската академия на медицинските науки, Институт по физикохимия и химия на Министерството на здравеопазването на Русия, TIBOKHE DSC. FEB RAS.

8.1. Примери за тестови задачи за текущ контрол (със стандартни отговори) за урок № 4 „Киселинност и основносторганични молекули"

1. Изберете характерните черти на киселините на Bronsted-Lowry:

1. повишават концентрацията на водородни йони във водни разтвори 2. повишават концентрацията на хидроксидни йони във водни разтвори 3. са неутрални молекули и йони - донори на протони 4. са неутрални молекули и йони - акцептори на протони 5. не влияят на реакцията на средата 2. Посочете факторите, влияещи върху киселинността на органичните молекули:

1. електроотрицателност на хетероатома 2. поляризуемост на хетероатома 3. природа на радикала 4. способност за дисоциация 5. разтворимост във вода 3. Изберете най-силните киселини на Брьонстед от изброените съединения:

1. алкани 2. амини 3. алкохоли 4. тиоли 5. карбоксилни киселини 4. Посочете характеристиките на органичните съединения, които имат свойствата на основи:

1. акцептори на протони 2. донори на протони 3. при дисоциация дават хидроксилни йони 4. не се дисоциират 5. основните свойства определят реактивността 5. Изберете най-слабата основа от дадените съединения:

1. амоняк 2. метиламин 3. фениламин 4. етиламин 5. пропиламин 8.2 Примери за ситуационни задачи за текущ контрол (сстандарти за отговори) 1. Определете родителската структура в съединението:

Решение. Изборът на изходна структура в структурната формула на органично съединение се регулира в заместващата номенклатура на IUPAC чрез редица последователно прилагани правила (виж Учебник, 1.2.1).

Всяко следващо правило се прилага само когато предишното не позволява да се направи ясен избор. Съединение I съдържа алифатни и алициклични фрагменти. Съгласно първото правило, структурата, с която старшата характерна група е пряко свързана, се избира като родителска структура. От двете характерни групи, присъстващи в съединение I (OH и NH), хидроксилната група е най-старата. Следователно първоначалната структура ще бъде циклохексан, което е отразено в името на това съединение - 4-аминометилциклохексанол.

2. Основата на редица биологично важни съединения и лекарства е кондензирана хетероциклична пуринова система, включваща пиримидинови и имидазолови ядра. Какво обяснява повишената устойчивост на пурина към окисление?

Решение. Ароматните съединения имат висока енергия на конюгиране и термодинамична стабилност. Едно от проявленията на ароматните свойства е устойчивостта на окисление, макар и „външно“

ароматните съединения имат висока степен на ненаситеност, което обикновено ги прави податливи на окисление. За да се отговори на въпроса, поставен в изложението на проблема, е необходимо да се установи дали пуринът принадлежи към ароматните системи.

Според определението за ароматичност, необходимо (но не достатъчно) условие за възникване на спрегната затворена система е наличието в молекулата на плосък цикличен скелет с единичен електронен облак. В пуриновата молекула всички въглеродни и азотни атоми са в състояние на sp2 хибридизация и следователно всички връзки лежат в една и съща равнина. Поради това орбиталите на всички атоми, включени в цикъла, са разположени перпендикулярно на скелетната равнина и успоредни една на друга, което създава условия за взаимното им припокриване с образуването на единна затворена делокализирана ти-електронна система, обхващаща всички атоми на цикълът (кръгово спрежение).

Ароматичността се определя и от броя на -електроните, който трябва да отговаря на формулата 4/7 + 2, където n е поредица от естествени числа O, 1, 2, 3 и т.н. (правило на Хюкел). Всеки въглероден атом и пиридиновите азотни атоми в позиции 1, 3 и 7 допринасят с един p-електрон към спрегнатата система, а пиролният азотен атом в позиция 9 допринася с несподелена двойка електрони. Конюгираната пуринова система съдържа 10 електрона, което съответства на правилото на Хюкел при n = 2.

По този начин пуриновата молекула има ароматен характер и нейната устойчивост на окисление е свързана с това.

Наличието на хетероатоми в пуриновия цикъл води до неравномерно разпределение на електронната плътност. Пиридиновите азотни атоми проявяват електрон-оттеглящ характер и намаляват електронната плътност върху въглеродните атоми. В това отношение окислението на пурин, което обикновено се счита за загуба на електрони от окисляващото съединение, ще бъде още по-трудно в сравнение с бензена.

8.3 Тестови задачи за изпитване (една пълна опция с стандартни отговори) 1. Назовете органогенните елементи:

7.Si 8.Fe 9.Cu 2.Посочете функционални групи, които имат Pi връзка:

1.Карбоксилна група 2.Аминогрупа 3.Хидроксилна група 4.Оксогрупа 5.Карбонилна група 3.Посочете старшата функционална група:

1.-C=O 2.-SO3H 3.-CII 4.-COOH 5.-OH 4.Кой клас органични съединения включва млечната киселина CH3-CHOH-COOH, образувана в тъканите в резултат на анаеробното разграждане на глюкозата , принадлежи на?

1.Карбоксилни киселини 2.Хидрокси киселини 3.Аминокиселини 4.Кетокиселини 5.Назовете по заместващата номенклатура веществото, което е основното енергийно гориво на клетката и има следната структура:

CH2-CH -CH -CH -CH -C=O

I I III I

ОХ ОХ ОХ ОХ ОХ

1. Изравняване на електронната плътност на сигма и pi връзките 2. Стабилност и ниска реактивност 3. Нестабилност и висока реактивност 4. Съдържат редуващи се сигма и pi връзки 5. Pi връзките са разделени от -CH2 групи 7. За кои съединения е характерна Pi- Пи спрежение:

1. каротини и витамин А 2. пирол 3. пиридин 4. порфирини 5. бензпирен 8. Изберете заместители от първи вид, ориентирани към орто- и пара-позиции:

1.алкил 2.- OH 3.- NH 4.- COOH 5.- SO3H 9. Какъв ефект има -OH групата в алифатните алкохоли:

1. Положителен индуктивен 2. Отрицателен индуктивен 3. Положителен мезомерен 4. Отрицателен мезомерен 5. Видът и знакът на ефекта зависят от позицията на -OH групата 10. Изберете радикалите, които имат отрицателен мезомерен ефект 1. Халогени 2. Алкилни радикали 3. Амино група 4. Хидрокси група 5. Карбокси група 11. Изберете характерните черти на киселините на Брьонстед-Лоури:

1. повишават концентрацията на водородни йони във водни разтвори 2. повишават концентрацията на хидроксидни йони във водни разтвори 3. са неутрални молекули и йони - донори на протони 4. са неутрални молекули и йони - акцептори на протони 5. не влияят на реакцията на среда 12. Посочете факторите, влияещи върху киселинността на органичните молекули:

1. електроотрицателност на хетероатома 2. поляризуемост на хетероатома 3. природа на радикала 4. способност за дисоциация 5. разтворимост във вода 13. Изберете най-силните киселини на Брьонстед от изброените съединения:

1. алкани 2. амини 3. алкохоли 4. тиоли 5. карбоксилни киселини 14. Посочете характеристиките на органичните съединения, които имат свойствата на основи:

1. акцептори на протони 2. донори на протони 3. при дисоциация дават хидроксилни йони 4. не се дисоциират 5. основни свойства определят реактивността 15. Изберете най-слабата основа от дадените съединения:

1. амоняк 2. метиламин 3. фениламин 4. етиламин 5. пропиламин 16. Какви признаци се използват за класифициране на реакции на органични съединения:

1. Механизмът на разкъсване на химична връзка 2. Крайният резултат от реакцията 3. Броят на молекулите, участващи в етапа, който определя скоростта на целия процес 4. Естеството на реагента, атакуващ връзката 17. Изберете активния форми на кислород:

1. синглетен кислород 2. пероксиден дирадикал -O-O-супероксиден йон 4. хидроксилен радикал 5. триплетен молекулярен кислород 18. Изберете характерните черти на електрофилните реагенти:

1.частици, които носят частичен или пълен положителен заряд 2.се образуват чрез хомолитично разцепване на ковалентна връзка 3.частици, които носят несдвоен електрон 4.частици, които носят частичен или пълен отрицателен заряд 5.се образуват чрез хетеролитично разцепване на ковалентна връзка 19. Изберете съединения, за които характерните реакции са електрофилно заместване:

1. алкени 2. арени 3. алкадиени 4. ароматни хетероцикли 5. алкани 20. Посочете биологичната роля на реакциите на окисляване на свободните радикали:

1. фагоцитна активност на клетките 2. универсален механизъм на разрушаване на клетъчните мембрани 3. самообновяване на клетъчните структури 4. играят решаваща роля в развитието на много патологични процеси 21. Изберете кои класове органични съединения се характеризират с реакции на нуклеофилно заместване :

1. алкохоли 2. амини 3. халогенни производни на въглеводороди 4. тиоли 5. алдехиди 22. В какъв ред намалява реактивоспособността на субстратите при реакции на нуклеофилно заместване:

1. халогенопроизводни на въглеводороди, аминоалкохоли 2. аминоалкохоли, халогенни производни на въглеводороди 3. аминоалкохоли, халогенни производни на въглеводороди 4. халогенни производни на въглеводороди, аминоалкохоли 23. Изберете многовалентни алкохоли от изброените съединения:

1. етанол 2. етиленгликол 3. глицерол 4. ксилитол 5. сорбитол 24. Изберете какво е характерно за тази реакция:

CH3-CH2OH --- CH2=CH2 + H2O 1. реакция на елиминиране 2. реакция на вътрешномолекулна дехидратация 3. протича в присъствието на минерални киселини при нагряване 4. протича при нормални условия 5. реакция на междумолекулна дехидратация 25. Какви свойства се проявяват, когато органичен вещество се въвежда в молекула хлорни вещества:

1. наркотични свойства 2. сълзотечен (сълзотворен) 3. антисептични свойства 26. Изберете реакциите, характерни за SP2-хибридизирания въглероден атом в оксо съединения:

1. нуклеофилно добавяне 2. нуклеофилно заместване 3. електрофилно добавяне 4. хомолитични реакции 5. хетеролитични реакции 27. В какъв ред намалява лекотата на нуклеофилна атака на карбонилни съединения:

1. алдехиди кетони анхидриди естери амиди соли на карбоксилни киселини 2. кетони алдехиди анхидриди естери амиди соли на карбоксилни киселини 3. анхидриди алдехиди кетони естери амиди соли на карбоксилни киселини 28. Определете какво е характерно за тази реакция:

1.качествена реакция към алдехиди 2.алдехидът е редуциращ агент, сребърният оксид (I) е окислител 3.алдехидът е окислител, сребърният оксид (I) е редуциращ агент 4.редокс реакция 5.протича в алкална среда 6.характеристика на кетоните 29 .Кои от изброените карбонилни съединения претърпяват декарбоксилиране с образуване на биогенни амини?

1. карбоксилни киселини 2. аминокиселини 3. оксо киселини 4. хидрокси киселини 5. бензоена киселина 30. Как се променят свойствата на киселината в хомоложната серия на карбоксилните киселини:

1. увеличават се 2. намаляват 3. не се променят 31. Кои от предложените класове съединения са хетерофункционални:

1. хидрокси киселини 2. оксокиселини 3. аминоалкохоли 4. аминокиселини 5. дикарбоксилни киселини 32. Хидрокси киселините включват:

1. лимонена 2. маслена 3. ацетооцетна 4. пирогроздена 5. ябълчена 33. Изберете лекарства - производни на салициловата киселина:

1. парацетамол 2. фенацетин 3. сулфонамиди 4. аспирин 5. PAS 34. Изберете лекарства - производни на р-аминофенола:

1. парацетамол 2. фенацетин 3. сулфонамиди 4. аспирин 5. PAS 35. Изберете лекарства - производни на сулфаниловата киселина:

1. парацетамол 2. фенацетин 3. сулфонамиди 4. аспирин 5. PASK 36. Изберете основните положения на теорията на А. М. Бутлеров:

1. въглеродните атоми са свързани чрез прости и множествени връзки 2. въглеродът в органичните съединения е четиривалентен 3. функционалната група определя свойствата на веществото 4. въглеродните атоми образуват отворени и затворени цикли 5. в органичните съединения въглеродът е в редуцирана форма 37. Кои изомери се класифицират като пространствени:

1. вериги 2. позиция на множество връзки 3. функционални групи 4. структурни 5. конфигурационни 38. Изберете какво е характерно за понятието „конформация“:

1. възможността за ротация около една или повече сигма връзки 2. конформерите са изомери 3. промяна в последователността на връзките 4. промяна в пространственото разположение на заместителите 5. промяна в електронната структура 39. Изберете приликата между енантиомери и диастереомери:

1. имат еднакви физикохимични свойства 2. могат да въртят равнината на поляризация на светлината 3. не могат да въртят равнината на поляризация на светлината 4. са стереоизомери 5. характеризират се с наличието на център на хиралност 40. Изберете приликата между конфигурационната и конформационната изомерия:

1. Изомерията се свързва с различни позиции в пространството на атоми и групи от атоми 2. Изомерията се дължи на въртенето на атоми или групи от атоми около сигма връзка 3. Изомерията се дължи на наличието на център на хиралност в молекулата 4. Изомерията се дължи на различни подредби на заместителите спрямо равнината на пи връзката.

41. Посочете хетероатомите, които изграждат биологично важни хетероцикли:

1.азот 2.фосфор 3.сяра 4.въглерод 5.кислород 42.Посочете 5-членния хетероцикъл, който влиза в състава на порфирините:

1.пиролидин 2.имидазол 3.пирол 4.пиразол 5.фуран 43.Кой хетероцикъл с един хетероатом е част от никотиновата киселина:

1. пурин 2. пиразол 3. пирол 4. пиридин 5. пиримидин 44. Посочете крайния продукт от окисляването на пурина в организма:

1. хипоксантин 2. ксантин 3. пикочна киселина 45. Посочете опиевите алкалоиди:

1. стрихнин 2. папаверин 4. морфин 5. резерпин 6. хинин 6. Какви окислителни реакции са характерни за човешкото тяло:

1.дехидрогениране 2.присъединяване на кислород 3.отдаване на електрони 4.присъединяване на халогени 5.взаимодействие с калиев перманганат, азотна и перхлорна киселина 47.Какво определя степента на окисление на въглеродния атом в органичните съединения:

1. броят на връзките му с атоми на елементи, които са по-електроотрицателни от водорода 2. броят на връзките му с кислородните атоми 3. броят на връзките му с водородните атоми 48. Какви съединения се образуват при окисляването на първичния въглероден атом?

1. първичен алкохол 2. вторичен алкохол 3. алдехид 4. кетон 5. карбоксилна киселина 49. Определете какво е характерно за оксидазните реакции:

1. кислородът се редуцира до вода 2. кислородът се включва в състава на окислената молекула 3. кислородът отива при окисляването на водорода, отделен от субстрата 4. реакциите имат енергийна стойност 5. реакциите имат пластична стойност 50. Които от предложените субстрати се окислява по-лесно в клетката и защо?

1. глюкоза 2. мастна киселина 3. съдържа частично окислени въглеродни атоми 4. съдържа напълно хидрогенирани въглеродни атоми 51. Изберете алдози:

1. глюкоза 2. рибоза 3. фруктоза 4. галактоза 5. дезоксирибоза 52. Изберете резервните форми на въглехидратите в жив организъм:

1. фибри 2. нишесте 3. гликоген 4. хиалуринова киселина 5. захароза 53. Изберете най-често срещаните в природата монозахариди:

1. триози 2. тетрози 3. пентози 4. хексози 5. хептози 54. Изберете аминозахари:

1. бета-рибоза 2. глюкозамин 3. галактозамин 4. ацетилгалактозамин 5. дезоксирибоза 55. Изберете продуктите на окисление на монозахаридите:

1. глюкозо-6-фосфат 2. гликонова (алдонова) киселина 3. гликуронова (уронова) киселина 4. гликозиди 5. естери 56. Изберете дизахариди:

1. малтоза 2. фибри 3. гликоген 4. захароза 5. лактоза 57. Изберете хомополизахариди:

1. нишесте 2. целулоза 3. гликоген 4. декстран 5. лактоза 58. Изберете кои монозахариди се образуват при хидролизата на лактозата:

1.бета-D-галактоза 2.алфа-D-глюкоза 3.алфа-D-фруктоза 4.алфа-D-галактоза 5.алфа-D-дезоксирибоза 59. Изберете какво е характерно за целулозата:

1. линеен, растителен полизахарид 2. структурна единица е бета-D-глюкоза 3. необходим за нормалното хранене, е баластно вещество 4. основният въглехидрат при човека 5. не се разгражда в стомашно-чревния тракт 60. Изберете въглехидратните производни които съставят мурамин:

1.N-ацетилглюкозамин 2.N-ацетилмураминова киселина 3.глюкозамин 4.глюкуронова киселина 5.рибулоза-5-фосфат 61. Изберете правилните твърдения от следните: Аминокиселините са...

1. съединения, съдържащи както амино, така и хидрокси групи в молекулата 2. съединения, съдържащи хидроксилни и карбоксилни групи 3. са производни на карбоксилни киселини, в радикала на които водородът е заменен с амино група 4. съединения, съдържащи оксо и карбоксилни групи в молекулата 5. съединения, съдържащи хидрокси и алдехидни групи 62. Как се класифицират аминокиселините?

1. по химическата природа на радикала 2. по физикохимични свойства 3. по броя на функционалните групи 4. по степента на ненаситеност 5. по естеството на допълнителните функционални групи 63. Изберете ароматна аминокиселина:

1. глицин 2. серин 3. глутаминова киселина 4. фенилаланин 5. метионин 64. Изберете аминокиселина, която проявява киселинни свойства:

1. левцин 2. триптофан 3. глицин 4. глутаминова киселина 5. аланин 65. Изберете основна аминокиселина:

1. серин 2. лизин 3. аланин 4. глутамин 5. триптофан 66. Изберете пуринови азотни бази:

1. тимин 2. аденин 3. гуанин 4. урацил 5. цитозин 67. Изберете пиримидинови азотни основи:

1.урацил 2.тимин 3.цитозин 4.аденин 5.гуанин 68.Изберете компонентите на нуклеозида:

1.пуринови азотни бази 2.пиримидинови азотни основи 3.рибоза 4.дезоксирибоза 5.фосфорна киселина 69.Посочете структурните компоненти на нуклеотидите:

1. пуринови азотни основи 2. пиримидинови азотни основи 3. рибоза 4. дезоксирибоза 5. фосфорна киселина 70. Посочете отличителните белези на ДНК:

1. образуван от една полинуклеотидна верига 2. образуван от две полинуклеотидни вериги 3. съдържа рибоза 4. съдържа дезоксирибоза 5. съдържа урацил 6. съдържа тимин 71. Изберете осапуняеми липиди:

1. неутрални мазнини 2. триацилглицероли 3. фосфолипиди 4. сфингомиелини 5. стероиди 72. Изберете ненаситени мастни киселини:

1. палмитинова 2. стеаринова 3. олеинова 4. линолова 5. арахидонова 73. Посочете характерния състав на неутралните мазнини:

1.мерицилов алкохол + палмитинова киселина 2.глицерол + маслена киселина 3.сфингозин + фосфорна киселина 4.глицерол + висша карбоксилна киселина + фосфорна киселина 5.глицерол + висши карбоксилни киселини 74. Изберете каква функция изпълняват фосфолипидите в човешкото тяло:

1. регулаторни 2. защитни 3. структурни 4. енергийни 75. Изберете гликолипиди:

1.фосфатидилхолин 2.цереброзиди 3.сфингомиелини 4.сулфатиди 5.ганглиозиди

ОТГОВОРИ НА ТЕСТОВИ ЗАДАЧИ

3. Способността да се изолират функционални групи, киселинни и основни центрове, конюгирани и ароматни фрагменти в молекули, за да се определи химичното поведение 4. Способността да се предвиди посоката и резултата от органичните химични трансформации 5. Притежаване на умения за самостоятелна работа с образователни, научна и справочна литература; направете търсене и направете общи заключения.

6. Притежаване на умения за работа с химически стъклени изделия.

7. Притежаване на умения за безопасна работа в химическа лаборатория и способност за работа с разяждащи, отровни, силно летливи органични съединения, работа с горелки, спиртни лампи и електрически нагревателни уреди.

1. Предмет и задачи на биоорганичната химия. Последици в медицинското образование.

2. Елементният състав на органичните съединения, като причина за тяхното съответствие с биологичните процеси.

3. Класификация на органичните съединения. Класове, общи формули, функционални групи, отделни представители.

4. Номенклатура на органичните съединения. Тривиални имена. Заместваща номенклатура на IUPAC.

5. Основни функционални групи. Родителска структура. Депутати. Старшинство на групи, заместници. Имена на функционални групи и заместители като префикси и окончания.

6. Теоретични основи на структурата на органичните съединения. Теория на А. М. Бутлеров.

Структурни формули. Структурна изомерия. Верижни и позиционни изомери.

7. Пространствена структура на органичните съединения. Стереохимични формули.

Молекулярни модели. Най-важните понятия в стереохимията са конфигурацията и конформацията на органичните молекули.

8. Конформации на отворени вериги - затъмнени, инхибирани, наклонени. Енергия и реактивност на различни конформации.

9. Конформации на цикли на примера на циклохексан (стол и баня). Аксиални и екваториални връзки.

10. Взаимно влияние на атомите в молекулите на органичните съединения. Неговите причини, видове проявление. Влияние върху реактивността на молекулите.

11.Сдвояване. Препрегнати системи, спрегнати връзки. Pi-pi конюгация в диени. Енергия на конюгиране. Стабилност на свързани системи (витамин А).

12. Сдвояване на арени (пи-пи сдвояване). Ароматност. Правилото на Хюкел. Бензол, нафталин, фенантрен. Реактивност на бензеновия пръстен.

13. Конюгация в хетероцикли (p-pi и pi-pi конюгация на примера на пирол и пиридин).

Стабилност на хетероцикли - биологично значение на примера на тетрапиролни съединения.

14. Поляризация на връзките. причини. Поляризация в алкохоли, феноли, карбонилни съединения, тиоли. Влияние върху реактивността на молекулите.\ 15.Електронни ефекти. Индуктивен ефект в молекули, съдържащи сигма връзки. Признак на индуктивния ефект.

16. Мезомерен ефект в отворени вериги с конюгирани pi връзки на примера на 1,3 бутадиен.

17. Мезомерен ефект в ароматни съединения.

18. Електронодонорни и електрон-приемни заместители.

19. Депутати от 1-ви и 2-ри род. Правило за ориентация в бензеновия пръстен.

20. Киселинност и основност на органичните съединения. Брендстет-Лоури киселини и основи.

Киселинно-основните двойки са спрегнати киселини и основи. Ka и pKa са количествени характеристики на киселинността на органичните съединения. Значението на киселинността за функционалната активност на органичните молекули.

21. Киселинност на различни класове органични съединения. Факторите, които определят киселинността на органичните съединения, са електроотрицателността на неметалния атом, свързан с водорода, поляризуемостта на неметалния атом, природата на радикала, свързан с неметалния атом.

22.Органични основи. Амини. Причина за основност. Влиянието на радикалите върху основността на алифатни и ароматни амини.

23. Класификация на реакциите на органичните съединения според техния механизъм. Понятия за хомолитични и хетеролитични реакции.

24. Реакции на радикално заместване в алкани. Свободнорадикално окисление в живите организми. Реактивни кислородни видове.

25. Електрофилно присъединяване в алкени. Образуване на Pi-комплекси, карбокатиони. Реакции на хидратация, хидрогениране.

26. Електрофилно заместване в ароматния пръстен. Образуване на междинни сигма комплекси. Реакция на бромиране на бензен.

27.Нуклеофилно заместване в алкохоли. Реакции на дехидратация, окисляване на първични и вторични алкохоли, образуване на естери.

28. Нуклеофилно присъединяване на карбонилни съединения. Биологично важни реакции на алдехиди: окисление, образуване на полуацетали при взаимодействие с алкохоли.

29.Нуклеофилно заместване в карбоксилните киселини. Биологично важни реакции на карбоксилни киселини.

30. Окисляване на органични съединения, биологично значение. Степента на окисление на въглерода в органичните молекули. Окисляемост на различни класове органични съединения.

31. Енергийно окисление. Оксидазни реакции.

32.Неенергийно окисление. Оксигеназни реакции.

33. Ролята на свободнорадикалното окисление в бактерицидното действие на фагоцитните клетки.

34. Възстановяване на органични съединения. Биологично значение.

35.Многофункционални съединения. Многовалентни алкохоли - етилен гликол, глицерин, ксилитол, сорбитол, инозитол. Биологично значение. Биологично важните реакции на глицерола са окисление и образуване на естери.

36. Двуосновни дикарбоксилни киселини: оксалова, малонова, янтарна, глутарова.

Превръщането на янтарна киселина във фумарова киселина е пример за биологично дехидрогениране.

37. Амини. Класификация:

По естеството на радикала (алифатни и ароматни); -по броя на радикалите (първични, вторични, третични, кватернерни амониеви бази); -по броя на аминогрупите (моно- и диамини-). Диамини: путресцин и кадаверин.

38. Хетерофункционални съединения. Определение. Примери. Характеристики на проявлението на химичните свойства.

39. Аминоалкохоли: етаноламин, холин, ацетилхолин. Биологично значение.

40.Хидроксикиселини. Определение. Обща формула. Класификация. Номенклатура. Изомерия.

Представители на монокарбоксилните хидрокси киселини: млечна, бета-хидроксимаслена, гама-ксимаслена;

дикарбонат: ябълка, вино; трикарбоксилни: лимон; ароматни: салицилова.

41. Химични свойства на хидрокси киселините: по карбоксил, по хидроксилна група, реакции на дехидратация на алфа, бета и гама изомери, разлика в реакционните продукти (лактиди, ненаситени киселини, лактони).

42.Стереоизомерия. Енантиомери и диастереомери. Хиралността на молекулите на органичните съединения като причина за оптичната изомерия.

43. Енантиомери с един хирален център (млечна киселина). Абсолютна и относителна конфигурация на енантиомери. Ключ за оксикиселина. D и L глицералдехид. D и L изомери.

Рацемати.

44. Енантиомери с няколко центъра на хиралност. Винена и мезовинена киселина.

45.Стереоизомерия и биологична активност на стереоизомерите.

46. ​​Цис- и транс-изомерия на примера на фумарова и малеинова киселини.

47. Оксокислини. Определение. Биологично важни представители: пирогроздена киселина, ацетооцетна киселина, оксалооцетна киселина. Кетоенол тавтомеризъм на примера на пирогроздена киселина.

48. Аминокиселини. Определение. Обща формула. Изомери на позицията на аминогрупата (алфа, бета, гама). Биологично значение на алфа аминокиселините. Представители на бета-, гама- и други изомери (бета-аминопропионова, гама-аминомаслена, епсилонаминокапронова). Реакция на дехидратация на гама изомери с образуване на циклични лактони.

49. Хетерофункционални бензенови производни като основа на лекарства. Производни на р-аминобензоената киселина - PABA (фолиева киселина, анестезин). PABA антагонистите са производни на сулфаниловата киселина (сулфонамиди - стрептоцид).

50. Хетерофункционални бензенови производни - лекарства. Производни на аминофенол (парацетамол), производни на салицилова киселина (ацетилсалицилова киселина). Раминосалицилова киселина - PAS.

51.Биологично важни хетероцикли. Определение. Класификация. Характеристики на структурата и свойствата: конюгация, ароматност, стабилност, реактивност. Биологично значение.

52. Петчленни хетероцикли с един хетероатом и техните производни. Пирол (порфин, порфирини, хем), фуран (лекарства), тиофен (биотин).

53. Петчленни хетероцикли с два хетероатома и техните производни. Пиразол (5-оксо производни), имидазол (хистидин), тиазол (витамин В1-тиамин).

54. Шестчленни хетероцикли с един хетероатом и техните производни. Пиридин (никотинова киселина - участие в редокс реакции, витамин В6-пиридоксал), хинолин (5-NOK), изохинолин (алкалоиди).

55. Шестчленни хетероцикли с два хетероатома. Пиримидин (цитозин, урацил, тимин).

56. Кондензирани хетероцикли. Пурин (аденин, гуанин). Продукти на пуриново окисление хипоксантин, ксантин, пикочна киселина).

57. Алкалоиди. Определение и обща характеристика. Структурата на никотина и кофеина.

58.Въглехидрати. Определение. Класификация. Функции на въглехидратите в живите организми.

59.Монозахари. Определение. Класификация. Представители.

60.Пентози. Представители са рибоза и дезоксирибоза. Структура, отворени и циклични формули. Биологично значение.

61.Хексози. Алдози и кетози. Представители.

62. Отворени формули на монозахаридите. Определяне на стереохимична конфигурация. Биологично значение на конфигурацията на монозахаридите.

63. Образуване на циклични форми на монозахаридите. Гликозиден хидроксил. Алфа и бета аномери. Формули на Хауърт.

64. Производни на монозахаридите. Фосфорни естери, гликонова и гликуронова киселини, аминозахари и техните ацетилови производни.

65. Малтоза. Състав, структура, хидролиза и значение.

66. Лактоза. Синоним. Състав, структура, хидролиза и значение.

67.Захароза. Синоними. Състав, структура, хидролиза и значение.

68. Хомополизахариди. Представители. Нишесте, структура, свойства, продукти на хидролиза, значение.

69.Гликоген. Устройство, роля в животинския организъм.

70. Фибри. Устройство, роля в растенията, значение за човека.

72. Хетерополизахариди. Синоними. Функции. Представители. Структурни особености: димерни звена, състав. 1,3- и 1,4-гликозидни връзки.

73.Хиалуронова киселина. Състав, структура, свойства, значение в организма.

74. Хондроитин сулфат. Състав, структура, значение в организма.

75.Мурамин. Състав, значение.

76. Алфа аминокиселини. Определение. Обща формула. Номенклатура. Класификация. Индивидуални представители. Стереоизомерия.

77. Химични свойства на алфа аминокиселините. Амфотерност, реакции на декарбоксилиране, дезаминиране, хидроксилиране в радикала, образуване на пептидна връзка.

78.Пептиди. Индивидуални пептиди. Биологична роля.

79. Катерици. Функции на протеините. Нива на структура.

80. Азотни бази на нуклеиновите киселини - пурини и пиримидини. Модифицирани азотни основи - антиметаболити (флуороурацил, меркаптопурин).

81.Нуклеозиди. Нуклеозидни антибиотици. Нуклеотиди. Мононуклеотидите в състава на нуклеиновите киселини и свободните нуклеотиди са коензими.

82. Нуклеинови киселини. ДНК и РНК. Биологично значение. Образуване на фосфодиестерни връзки между мононуклеотидите. Нива на структура на нуклеинова киселина.

83. Липиди. Определение. Биологична роля. Класификация.

84. Висши карбоксилни киселини - наситени (палмитинова, стеаринова) и ненаситени (олеинова, линолова, линоленова и арахидонова).

85. Неутрални мазнини - ацилглицероли. Структура, значение. Животински и растителни мазнини.

Хидролиза на мазнини - продукти, значение. Хидрогениране на растителни масла, изкуствени мазнини.

86. Глицерофосфолипиди. Структура: фосфатидна киселина и азотни основи.

Фосфатидилхолин.

87. Сфинголипиди. Структура. Сфингозин. Сфингомиелин.

88. Стероиди. Холестерол - структура, значение, производни: жлъчни киселини и стероидни хормони.

89. Терпени и терпеноиди. Строеж и биологично значение. Представители.

90.Мастноразтворими витамини. Основни характеристики.

91. Анестезия. Диетилов етер. Хлороформ. Значение.

92. Лекарства, които стимулират метаболитните процеси.

93. Сулфонамиди, структура, значение. Бял стрептоцид.

94. Антибиотици.

95. Противовъзпалителни и антипиретични средства Парацетамол. Структура. Значение.

96. Антиоксиданти. Характеристика. Значение.

96. Тиоли. Антидоти.

97. Антикоагуланти. Характеристика. Значение.

98. Барбитурати. Характеристика.

99. Аналгетици. Значение. Примери. Ацетилсалицилова киселина (аспирин).

100. Антисептици. Значение. Примери. Фурацилин. Характеристика. Значение.

101. Антивирусни лекарства.

102. Диуретици.

103. Средства за парентерално хранене.

104. PABC, PASK. Структура. Характеристика. Значение.

105. Йодоформ. Ксероформ. Значение.

106. Полиглюкин. Характеристика. Стойност 107. Формалин. Характеристика. Значение.

108. Ксилитол, сорбитол. Структура, значение.

109. Резорцинол. Структура, значение.

110. Атропин. Значение.

111. Кофеин. Структура. Стойност 113. Фурацилин. Фуразолидон. Характеристика. Стойност.

114. GABA, GHB, янтарна киселина.. Структура. Значение.

115. Никотинова киселина. Структура, значение

Гродно" href="/text/category/grodno/" rel="bookmark">Гродненски държавен медицински университет", кандидат на химическите науки, доцент;

Доцент в катедрата по обща и биоорганична химия на образователната институция "Гродненски държавен медицински университет", кандидат на биологичните науки, доцент

Рецензенти:

Катедра по обща и биоорганична химия на образователната институция „Гомелски държавен медицински университет“;

– глава Катедра по биоорганична химия Образователна институция "Беларуски държавен медицински университет", кандидат на медицинските науки, доцент.

Катедра по обща и биоорганична химия на образователната институция "Гродненски държавен медицински университет"

(протокол от 1 януари 2001 г.)

Централен научен и методически съвет на образователната институция "Гродненски държавен медицински университет"

(протокол от 1 януари 2001 г.)

Секция по специалност 1 Медицински и психологически въпроси на учебно-методическата асоциация на университетите на Република Беларус за медицинско образование

(протокол от 1 януари 2001 г.)

Отговорен за освобождаването:

Първи заместник-ректор на образователната институция "Гродненски държавен медицински университет", професор, доктор на медицинските науки

"Биоорганична химия"

Биоорганичната химия е основна природонаучна дисциплина. Биоорганичната химия възниква като самостоятелна наука през втората половина на 20 век на пресечната точка на органичната химия и биохимията. Уместността на изучаването на биоорганичната химия се дължи на практическите проблеми, пред които са изправени медицината и селското стопанство (получаване на витамини, хормони, антибиотици, стимуланти на растежа на растенията, регулатори на поведението на животни и насекоми и други лекарства), чието решение е невъзможно без използване теоретичния и практическия потенциал на биоорганичната химия.

Биоорганичната химия непрекъснато се обогатява с нови методи за изолиране и пречистване на природни съединения, методи за синтез на природни съединения и техни аналози, знания за връзката между структурата и биологичната активност на съединенията и др.

Най-новите подходи в медицинското образование, свързани с преодоляване на репродуктивния стил в обучението, осигуряване на познавателна и изследователска активност на студентите, разкриват нови перспективи за реализация на потенциала както на индивида, така и на екипа.

Целта и задачите на учебната дисциплина

Мишена:формиране на ниво на химическа компетентност в системата на медицинското образование, осигуряващо последващо изучаване на биомедицински и клинични дисциплини.

Задачи:

Усвояване на теоретичните основи на химичните трансформации на органичните молекули във връзка с тяхната структура и биологична активност;

Формиране: познаване на молекулярните основи на жизнените процеси;

Развитие на умения за ориентиране в класификацията, структурата и свойствата на органични съединения, действащи като лекарства;

Формиране на логиката на химическото мислене;

Развитие на умения за използване на методи за качествен анализ
органични съединения;

Химическите знания и умения, които са в основата на химическата компетентност, ще допринесат за формирането на професионалната компетентност на завършилия.

Изисквания за усвояване на учебната дисциплина

Изискванията за нивото на овладяване на съдържанието на дисциплината „Биоорганична химия“ се определят от образователния стандарт на висшето образование от първия етап от цикъла на общопрофесионалните и специалните дисциплини, който е разработен, като се вземат предвид изискванията на подход, базиран на компетентности, който определя минималното съдържание за дисциплината под формата на обобщени химически знания и умения, които съставляват биоорганична компетентност, завършил университет:

а) обобщени знания:

- разбират същността на предмета като наука и връзките му с други дисциплини;

Значение в разбирането на метаболитните процеси;

Концепцията за единството на структурата и реактивността на органичните молекули;

Основни закони на химията, необходими за обяснение на процесите, протичащи в живите организми;

Химични свойства и биологично значение на основните класове органични съединения.

б) обобщени умения:

Предсказване на механизма на реакцията въз основа на познания за структурата на органичните молекули и методите за разрушаване на химичните връзки;

Обяснява значението на реакциите за функционирането на живите системи;

Използвайте придобитите знания при изучаване на биохимия, фармакология и други дисциплини.

Структура и съдържание на учебната дисциплина

В тази програма структурата на съдържанието на дисциплината „биоорганична химия“ се състои от въведение в дисциплината и два раздела, които обхващат общите въпроси на реактивността на органичните молекули, както и свойствата на хетеро- и полифункционалните съединения, участващи в жизненоважни процеси. Всеки раздел е разделен на теми, подредени в последователност, която осигурява оптимално усвояване и усвояване на програмния материал. За всяка тема са представени обобщени знания и умения, които съставляват същността на биоорганичната компетентност на студентите. В съответствие със съдържанието на всяка тема се определят изисквания към компетентностите (под формата на система от обобщени знания и умения), за чието формиране и диагностика могат да се разработят тестове.

Методи на обучение

Основните методи на обучение, които адекватно отговарят на целите на изучаването на тази дисциплина, са:

Разяснение и консултация;

Лабораторен урок;

Елементи на проблемното обучение (образователна и изследователска работа на учениците);

Въведение в биоорганичната химия

Биоорганичната химия е наука, която изучава структурата на органичните вещества и техните трансформации във връзка с биологичните функции. Обекти на изследване на биоорганичната химия. Ролята на биоорганичната химия във формирането на научна основа за възприемане на биологичните и медицински знания на съвременното молекулярно ниво.

Теорията за структурата на органичните съединения и нейното развитие на съвременния етап. Изомерията на органичните съединения като основа за многообразието на органичните съединения. Видове изомерия на органичните съединения.

Физикохимични методи за изолиране и изследване на органични съединения, важни за биомедицинския анализ.

Основни правила на систематичната номенклатура на IUPAC за органични съединения: заместваща и радикално-функционална номенклатура.

Пространствена структура на органичните молекули, връзката й с типа хибридизация на въглеродния атом (sp3-, sp2- и sp-хибридизация). Стереохимични формули. Конфигурация и конформация. Конформации на отворени вериги (оклудирани, инхибирани, наклонени). Енергийни характеристики на конформациите. Проекционни формули на Нюман. Пространствена близост на определени участъци от веригата като следствие от конформационното равновесие и като една от причините за преобладаващото образуване на пет- и шестчленни цикли. Конформации на циклични съединения (циклохексан, тетрахидропиран). Енергийни характеристики на конформациите на стол и вана. Аксиални и екваториални връзки. Връзка между пространствена структура и биологична активност.

Изисквания за компетентност:

· Да познава обектите на изучаване и основните задачи на биоорганичната химия,

· Да може да класифицира органичните съединения според структурата на въглеродния скелет и естеството на функционалните групи, да използва правилата на систематичната химическа номенклатура.

· Да познава основните видове изомерия на органичните съединения, да може да определя възможните видове изомери, използвайки структурната формула на съединението.

· Да познава различните видове хибридизация на въглеродните атомни орбитали, пространствената посока на атомните връзки, техния вид и брой в зависимост от вида на хибридизацията.

· Познаване на енергийните характеристики на конформациите на циклични (конформации на стол, вана) и ациклични (конформации на инхибиране, наклонени, затъмнени) молекули, да може да ги изобразява с помощта на проекционните формули на Нюман.

· Познаване на видовете напрежения (торсионни, ъглови, ван дер ваалсови), които възникват в различни молекули, техния ефект върху стабилността на конформацията и молекулата като цяло.

Раздел 1. Реактивността на органичните молекули в резултат на взаимното влияние на атомите, механизмите на органичните реакции

Тема 1. Конюгирани системи, ароматичност, електронни ефекти на заместителите

Конюгирани системи и ароматност. Конюгация (p, p- и p, p-конюгация). Конюгирани системи с отворена верига: 1,3-диени (бутадиен, изопрен), полиени (каротеноиди, витамин А). Свързани системи със затворен кръг. Ароматност: критерии за ароматност, правило на Хюкел за ароматичност. Ароматност на бензеноидни (бензен, нафталин, фенантрен) съединения. Енергия на конюгиране. Структура и причини за термодинамичната стабилност на карбо- и хетероцикличните ароматни съединения. Ароматност на хетероциклични (пирол, имидазол, пиридин, пиримидин, пурин) съединения. Пиролови и пиридинови азотни атоми, p-излишни и p-дефицитни ароматни системи.

Взаимното влияние на атомите и начините за предаването му в органичните молекули. Делокализацията на електроните като един от факторите, повишаващи стабилността на молекулите и йоните, широко разпространената му поява в биологично важни молекули (порфин, хем, хемоглобин и др.). Поляризация на връзките. Електронни ефекти на заместителите (индуктивни и мезомерни) като причина за неравномерното разпределение на електронната плътност и появата на реакционни центрове в молекулата. Индуктивни и мезомерни ефекти (положителни и отрицателни), тяхното графично обозначение в структурните формули на органичните съединения. Електронодонорни и електрон-приемащи заместители.

Изисквания за компетентност:

· Познава видовете конюгация и може да определи вида на конюгацията въз основа на структурната формула на съединението.

· Да познава критериите за ароматност, да може да определя ароматните съединения на карбо- и хетероцикличните молекули с помощта на структурната формула.

· Да може да оцени електронния принос на атомите за създаването на единична спрегната система, да познава електронната структура на пиридиновите и пироловите азотни атоми.

· Познава електронните ефекти на заместителите, причините за възникването им и може да изобрази графично ефекта им.

· Да може да класифицира заместителите като електрон-донорни или електрон-оттеглящи въз основа на индуктивните и мезомерни ефекти, които проявяват.

· Да може да предвиди ефекта на заместителите върху реактивността на молекулите.

Тема 2. Реактивност на въглеводородите. Радикално заместване, електрофилно присъединяване и реакции на заместване

Общи закономерности на реактивността на органичните съединения като химическа основа на тяхното биологично функциониране. Химическата реакция като процес. Понятия: субстрат, реагент, реакционен център, преходно състояние, продукт на реакцията, енергия на активиране, скорост на реакцията, механизъм.

Класификация на органичните реакции по резултат (присъединяване, заместване, елиминиране, редокс) и по механизъм - радикални, йонни (електрофилни, нуклеофилни), съгласувани. Видове реагенти: радикални, киселинни, основни, електрофилни, нуклеофилни. Хомолитично и хетеролитично разцепване на ковалентни връзки в органични съединения и получените частици: свободни радикали, карбокатиони и карбаниони. Електронна и пространствена структура на тези частици и фактори, определящи тяхната относителна устойчивост.

Реактивност на въглеводородите. Реакции на радикално заместване: хомолитични реакции, включващи СН връзки на sp3-хибридизирания въглероден атом. Механизмът на радикално заместване на примера на реакцията на халогениране на алкани и циклоалкани. Концепцията за верижни процеси. Концепцията за региоселективност.

Пътища за образуване на свободни радикали: фотолиза, термолиза, редокс реакции.

Електрофилни присъединителни реакции ( А.Е.) в серията от ненаситени въглеводороди: хетеролитични реакции, включващи p-връзки между sp2-хибридизирани въглеродни атоми. Механизъм на реакциите на хидратация и хидрохалогениране. Киселинна катализа. Правилото на Марковников. Влияние на статичните и динамичните фактори върху региоселективността на реакциите на електрофилно присъединяване. Характеристики на реакциите на електрофилно присъединяване към диенови въглеводороди и малки цикли (циклопропан, циклобутан).

Реакции на електрофилно заместване ( S.E.): хетеролитични реакции, включващи р-електронния облак на ароматната система. Механизъм на реакциите на халогениране, нитриране, алкилиране на ароматни съединения: p - и с- комплекси. Ролята на катализатора (киселина на Луис) при образуването на електрофилна частица.

Влиянието на заместителите в ароматния пръстен върху реактивоспособността на съединенията в реакциите на електрофилно заместване. Ориентиращо влияние на заместителите (ориентанти от първи и втори род).

Изисквания за компетентност:

· Да познава понятията субстрат, реагент, реакционен център, реакционен продукт, енергия на активиране, скорост на реакцията, механизъм на реакцията.

· Познаване на класификацията на реакциите според различни критерии (по крайния резултат, по метода на разрушаване на връзките, по механизъм) и видовете реагенти (радикални, електрофилни, нуклеофилни).

· Познава електронната и пространствената структура на реагентите и факторите, определящи тяхната относителна стабилност, да може да сравнява относителната стабилност на реактиви от същия тип.

· Да познава методите за образуване на свободни радикали и механизма на реакциите на радикално заместване (SR), като използва примери за реакции на халогениране на алкани и циклоалакан.

· Да може да определи статистическата вероятност за образуване на възможни продукти при реакции на радикално заместване и възможността за региоселективно протичане на процеса.

· Да познава механизма на реакциите на електрофилно присъединяване (AE) в реакциите на халогениране, хидрохалогениране и хидратация на алкени, да може да оценява качествено реактивността на субстратите въз основа на електронните ефекти на заместителите.

· Да познава правилото на Марковников и да може да определя региоселективността на реакциите на хидратация и хидрохалогениране въз основа на влиянието на статични и динамични фактори.

· Да познава характеристиките на реакциите на електрофилно присъединяване към спрегнати диенови въглеводороди и малки цикли (циклопропан, циклобутан).

· Познаване на механизма на реакциите на електрофилно заместване (SE) в реакциите на халогениране, нитриране, алкилиране, ацилиране на ароматни съединения.

· Да може да определя, въз основа на електронните ефекти на заместителите, тяхното влияние върху реактивността на ароматния пръстен и техния ориентиращ ефект.

Тема 3. Киселинно-алкални свойства на органичните съединения

Киселинност и основност на органични съединения: теории на Brønsted и Lewis. Стабилността на киселинния анион е качествен показател за киселинните свойства. Общи модели в промените в киселинните или основни свойства във връзка с природата на атомите в киселинния или основен център, електронните ефекти на заместителите в тези центрове. Киселинни свойства на органични съединения с водородсъдържащи функционални групи (алкохоли, феноли, тиоли, карбоксилни киселини, амини, СН-киселинност на молекули и кабрикови катиони). p-бази и н- основания. Основни свойства на неутрални молекули, съдържащи хетероатоми с несподелени двойки електрони (алкохоли, тиоли, сулфиди, амини) и аниони (хидроксидни, алкоксидни йони, аниони на органични киселини). Киселинно-алкални свойства на азотсъдържащи хетероцикли (пирол, имидазол, пиридин). Водородната връзка като специфична проява на киселинно-алкални свойства.

Сравнителни характеристики на киселинните свойства на съединения, съдържащи хидроксилна група (едновалентни и многовалентни алкохоли, феноли, карбоксилни киселини). Сравнителна характеристика на основните свойства на алифатни и ароматни амини. Влияние на електронния характер на заместителя върху киселинно-алкалните свойства на органичните молекули.

Изисквания за компетентност:

· Да знае дефинициите на киселини и основи според протолитичната теория на Бронстед и електронната теория на Луис.

· Познаване на класификацията на Брьонстед за киселини и основи в зависимост от естеството на атомите на киселинните или основните центрове.

· Да познава факторите, влияещи върху силата на киселините и стабилността на техните спрегнати бази, да може да извършва сравнителна оценка на силата на киселините въз основа на стабилността на съответните им аниони.

· Познайте факторите, влияещи върху силата на основите на Bronsted, можете да извършите сравнителна оценка на здравината на основите, като вземете предвид тези фактори.

· Да познават причините за възникването на водородна връзка, да могат да интерпретират образуването на водородна връзка като специфична проява на киселинно-алкалните свойства на веществото.

· Да знае причините за възникването на кето-енолната тавтомерия в органичните молекули, да може да ги обясни от гледна точка на киселинно-алкалните свойства на съединенията във връзка с тяхната биологична активност.

· Знаете и можете да провеждате качествени реакции, които ви позволяват да разграничите поливалентните алкохоли, феноли, тиоли.

Тема 4. Реакции на нуклеофилно заместване при тетрагоналния въглероден атом и реакции на конкурентно елиминиране

Реакции на нуклеофилно заместване при sp3-хибридизирания въглероден атом: хетеролитични реакции, причинени от поляризация на връзката въглерод-хетероатом (халогенни производни, алкохоли). Групи, които напускат лесно и трудно: връзката между лекотата на напускане на група и нейната структура. Влиянието на разтворителя, електронните и пространствените фактори върху реактивоспособността на съединенията в реакции на моно- и бимолекулно нуклеофилно заместване (SN1 и SN2). Стереохимия на реакциите на нуклеофилно заместване.

Реакции на хидролиза на халогенни производни. Реакции на алкилиране на алкохоли, феноли, тиоли, сулфиди, амоняк, амини. Ролята на киселинната катализа в нуклеофилното заместване на хидроксилната група. Халогенни производни, алкохоли, естери на сярна и фосфорна киселини като алкилиращи реагенти. Биологична роля на реакциите на алкилиране.

Реакции на моно- и бимолекулно елиминиране (Е1 и Е2): (дехидратация, дехидрохалогениране). Повишена СН киселинност като причина за реакции на елиминиране, придружаващи нуклеофилно заместване при sp3-хибридизирания въглероден атом.

Изисквания за компетентност:

· Познаване на факторите, които определят нуклеофилността на реагентите и структурата на най-важните нуклеофилни частици.

· Познаване на общите закони на реакциите на нуклеофилно заместване при наситен въглероден атом, влиянието на статичните и динамичните фактори върху реактивността на веществото в реакция на нуклеофилно заместване.

· Да познава механизмите на моно- и бимолекулно нуклеофилно заместване, да може да оцени влиянието на пространствените фактори, влиянието на разтворителите, влиянието на статичните и динамичните фактори върху протичането на реакцията според един от механизмите.

· Да познава механизмите на моно- и бимолекулно елиминиране, причините за конкуренцията между реакциите на нуклеофилно заместване и елиминиране.

· Да познава правилото на Зайцев и да може да определя основния продукт в реакциите на дехидратация и дехидрохалогениране на несиметрични алкохоли и халоалкани.

Тема 5. Реакции на нуклеофилно присъединяване и заместване при тригоналния въглероден атом

Реакции на нуклеофилно присъединяване: хетеролитични реакции, включващи р-връзката въглерод-кислород (алдехиди, кетони). Механизмът на реакциите на взаимодействие на карбонилни съединения с нуклеофилни реагенти (вода, алкохоли, тиоли, амини). Влияние на електронни и пространствени фактори, роля на киселинната катализа, обратимост на реакциите на нуклеофилно присъединяване. Полуацетали и ацетали, тяхното получаване и хидролиза. Биологична роля на реакциите на ацетализация. Реакции на присъединяване на алдол. Основна катализа. Структура на енолатния йон.

Реакции на нуклеофилно заместване в серията карбоксилни киселини. Електронна и пространствена структура на карбоксилната група. Реакции на нуклеофилно заместване при sp2-хибридизирания въглероден атом (карбоксилни киселини и техните функционални производни). Ацилиращи агенти (киселинни халогениди, анхидриди, карбоксилни киселини, естери, амиди), сравнителна характеристика на тяхната реактивност. Реакции на ацилиране - образуване на анхидриди, естери, тиоестери, амиди - и техните реакции на обратна хидролиза. Ацетил коензим А е естествен високоенергиен ацилиращ агент. Биологична роля на реакциите на ацилиране. Концепцията за нуклеофилно заместване при фосфорни атоми, реакции на фосфорилиране.

Реакции на окисление и редукция на органични съединения. Специфика на редокс реакциите на органичните съединения. Концепцията за едноелектронен трансфер, трансфер на хидридни йони и действието на системата NAD+ ↔ NADH. Реакции на окисление на алкохоли, феноли, сулфиди, карбонилни съединения, амини, тиоли. Редукционни реакции на карбонилни съединения и дисулфиди. Ролята на редокс реакциите в жизнените процеси.

Изисквания за компетентност:

· Познава електронната и пространствената структура на карбонилната група, влиянието на електронните и пространствените фактори върху реактивността на оксо групата в алдехиди и кетони.

· Да познава механизма на реакциите на нуклеофилно присъединяване на вода, алкохоли, амини, тиоли към алдехиди и кетони, ролята на катализатора.

· Познаване на механизма на реакциите на алдолна кондензация, факторите, определящи участието на съединение в тази реакция.

· Познава механизма на редукционните реакции на оксо съединения с метални хидриди.

· Познаване на реакционните центрове, присъстващи в молекулите на карбоксилната киселина. Да може да извърши сравнителна оценка на силата на карбоксилните киселини в зависимост от структурата на радикала.

· Познават електронната и пространствената структура на карбоксилната група, могат да извършват сравнителна оценка на способността на въглеродния атом на оксо групата в карбоксилните киселини и техните функционални производни (киселинни халогениди, анхидриди, естери, амиди, соли) да подложени на нуклеофилна атака.

· Да познава механизма на реакциите на нуклеофилно заместване, като използва примери за ацилиране, естерификация, хидролиза на естери, анхидриди, киселинни халиди, амиди.

Тема 6. Липиди, класификация, структура, свойства

Липиди, осапуняеми и неосапуняеми. Неутрални липиди. Естествени мазнини като смес от триацилглицероли. Основните естествени висши мастни киселини, които изграждат липидите: палмитинова, стеаринова, олеинова, линолова, линоленова. Арахидонова киселина. Характеристики на ненаситените мастни киселини, w-номенклатура.

Пероксидно окисление на фрагменти от ненаситени мастни киселини в клетъчните мембрани. Ролята на мембранната липидна пероксидация в ефекта на ниски дози радиация върху тялото. Антиоксидантни защитни системи.

Фосфолипиди. Фосфатидни киселини. Фосфатидилколамини и фосфатидилсерини (цефалини), фосфатидилхолини (лецитини) са структурни компоненти на клетъчните мембрани. Липиден двуслой. Сфинголипиди, керамиди, сфингомиелини. Мозъчни гликолипиди (цереброзиди, ганглиозиди).

Изисквания за компетентност:

· Познава класификацията на липидите и тяхната структура.

· Познава структурата на структурните компоненти на осапунените липиди - алкохоли и висши мастни киселини.

· Да познава механизма на реакциите на образуване и хидролиза на прости и сложни липиди.

· Да знае и да може да извършва качествени реакции към ненаситени мастни киселини и масла.

· Да познават класификацията на неосапуняемите липиди, да имат представа за принципите на класификация на терпените и стероидите, тяхната биологична роля.

· Познават биологичната роля на липидите, техните основни функции, имат представа за основните етапи на липидната пероксидация и последствията от този процес за клетката.

Раздел 2. Стереоизомерия на органични молекули. Поли- и хетерофункционални съединения, участващи в жизненоважни процеси

Тема 7. Стереоизомерия на органични молекули

Стереоизомерия в редица съединения с двойна връзка (р-диастереомерия). Цис и транс изомерия на ненаситени съединения. E, Z – система за означение на р-диастереомери. Сравнителна стабилност на р-диастереомери.

Хирални молекули. Асиметричен въглероден атом като център на хиралност. Стереоизомерия на молекули с един център на хиралност (енантиомерия). Оптична дейност. Проекционни формули на Фишер. Глицералдехид като конфигурационен стандарт, абсолютна и относителна конфигурация. D, L-система на стереохимичната номенклатура. R, S-система на стереохимичната номенклатура. Рацемични смеси и методи за тяхното разделяне.

Стереоизомерия на молекули с два или повече хирални центъра. Енантиомери, диастереомери, мезоформи.

Изисквания за компетентност:

· Познаване на причините за появата на стереоизомерия в серията алкени и диенови въглеводороди.

· Да може да използва съкратената структурна формула на ненаситено съединение, за да определи възможността за съществуване на р-диастереомери, да прави разлика между цис-транс изомери и да оценява тяхната сравнителна стабилност.

· Познава елементите на симетрия на молекулите, необходимите условия за възникване на хиралност в органична молекула.

· Да знае и да може да изобразява енантиомери с помощта на проекционните формули на Фишер, да изчислява броя на очакваните стереоизомери въз основа на броя на хиралните центрове в молекулата, принципите за определяне на абсолютната и относителната конфигурация, D-, L-системата на стереохимичната номенклатура .

· Познава методите за разделяне на рацемати, основните принципи на R, S-системата на стереохимичната номенклатура.

Тема 8. Физиологично активни поли- и хетерофункционални съединения от алифатни, ароматни и хетероциклични серии

Поли- и хетерофункционалността като една от характерните черти на органичните съединения, участващи в жизнените процеси и предшественици на най-важните групи лекарства. Особености във взаимното влияние на функционалните групи в зависимост от взаимното им разположение.

Многовалентни алкохоли: етилен гликол, глицерин. Естери на многовалентни алкохоли с неорганични киселини (нитроглицерин, глицеролфосфати). Двуатомни феноли: хидрохинон. Окисление на двуатомни феноли. Хидрохинон-хинонова система. Фенолите като антиоксиданти (уловители на свободните радикали). Токофероли.

Двуосновни карбоксилни киселини: оксалова, малонова, янтарна, глутарова, фумарова. Превръщането на янтарна киселина във фумарова киселина е пример за биологично важна реакция на дехидрогениране. Реакции на декарбоксилиране, тяхната биологична роля.

Аминоалкохоли: аминоетанол (коламин), холин, ацетилхолин. Ролята на ацетилхолина в химическото предаване на нервните импулси в синапсите. Аминофеноли: допамин, норепинефрин, адреналин. Концепцията за биологичната роля на тези съединения и техните производни. Невротоксични ефекти на 6-хидроксидопамин и амфетамини.

Хидрокси и аминокиселини. Реакции на циклизация: влиянието на различни фактори върху процеса на образуване на цикъл (внедряване на съответните конформации, размер на получения цикъл, коефициент на ентропия). лактони. лактами. Хидролиза на лактони и лактами. Реакция на елиминиране на b-хидрокси и аминокиселини.

Алдехидни и кето киселини: пирогроздена, ацетооцетна, оксалооцетна, а-кетоглутарова. Киселинни свойства и реактивност. Реакции на декарбоксилиране на b-кето киселини и окислително декарбоксилиране на a-кето киселини. Ацетооцетен естер, кето-енол тавтомеризъм. Представители на "кетонни тела" са b-хидроксимаслена, b-кетомаслена киселини, ацетон, тяхното биологично и диагностично значение.

Хетерофункционални бензенови производни като лекарства. Салицилова киселина и нейните производни (ацетилсалицилова киселина).

Пара-аминобензоена киселина и нейните производни (анестезин, новокаин). Биологична роля на р-аминобензоената киселина. Сулфанилова киселина и нейният амид (стрептоцид).

Хетероцикли с няколко хетероатома. Пиразол, имидазол, пиримидин, пурин. Пиразолон-5 е в основата на ненаркотичните аналгетици. Барбитуровата киселина и нейните производни. Хидроксипурини (хипоксантин, ксантин, пикочна киселина), тяхната биологична роля. Хетероцикли с един хетероатом. Пирол, индол, пиридин. Биологично важни пиридинови производни са никотинамид, пиридоксал и производни на изоникотинова киселина. Никотинамидът е структурен компонент на коензима NAD+, който определя участието му в OVR.

Изисквания за компетентност:

· Да може да класифицира хетерофункционалните съединения по състав и по относително разположение.

· Познава специфичните реакции на амино и хидрокси киселини с a, b, g - подреждане на функционалните групи.

· Да познава реакциите, водещи до образуването на биологично активни съединения: холин, ацетилхолин, адреналин.

· Познаване на ролята на кето-енолната тавтомерия в проявата на биологичната активност на кето киселини (пирогроздена киселина, оксалооцетна киселина, ацетооцетна киселина) и хетероциклични съединения (пиразол, барбитурова киселина, пурин).

· Познаване на методите за окислително-редукционни трансформации на органични съединения, биологичната роля на окислително-възстановителните реакции при проявата на биологичната активност на двуатомни феноли, никотинамид и образуването на кетонни тела.

Предмет9 . Въглехидрати, класификация, структура, свойства, биологична роля

Въглехидрати, тяхната класификация по отношение на хидролизата. Класификация на монозахаридите. Алдози, кетози: триози, тетрози, пентози, хексози. Стереоизомерия на монозахаридите. D- и L-серии на стереохимичната номенклатура. Отворени и циклични форми. Формули на Фишер и формули на Хауърт. Фуранози и пиранози, a- и b-аномери. Цикло-оксо-тавтомерия. Конформации на пиранозните форми на монозахаридите. Структурата на най-важните представители на пентозите (рибоза, ксилоза); хексози (глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза); дезоксизахари (2-дезоксирибоза); аминозахари (глюкозамин, манозамин, галактозамин).

Химични свойства на монозахаридите. Реакции на нуклеофилно заместване, включващи аномерен център. O- и N-гликозиди. Хидролиза на гликозиди. Фосфати на монозахариди. Окисляване и редукция на монозахаридите. Редуциращи свойства на алдозите. Гликонова, гликарова, гликуронова киселини.

Олигозахариди. Дизахариди: малтоза, целобиоза, лактоза, захароза. Структура, цикло-оксо-тавтомерия. Хидролиза.

полизахариди. Обща характеристика и класификация на полизахаридите. Хомо- и хетерополизахариди. Хомополизахариди: нишесте, гликоген, декстрани, целулоза. Първична структура, хидролиза. Концепцията за вторична структура (нишесте, целулоза).

Изисквания за компетентност:

· Познаване на класификацията на монозахаридите (според броя на въглеродните атоми, състава на функционалните групи), структурата на отворените и цикличните форми (фураноза, пираноза) на най-важните монозахариди, тяхното съотношение на D - и L - серии на стереохимична номенклатура, да може да определи броя на възможните диастереомери, да класифицира стереоизомерите като диастереомери, епимери, аномери.

· Познаване на механизма на реакциите на циклизация на монозахаридите, причините за мутаротацията на монозахаридните разтвори.

· Познаване на химичните свойства на монозахаридите: окислително-редукционни реакции, реакции на образуване и хидролиза на О- и N-гликозиди, реакции на естерификация, фосфорилиране.

· Да може да извършва висококачествени реакции върху диолния фрагмент и наличието на редуциращи свойства на монозахаридите.

· Познаване на класификацията на дизахаридите и тяхната структура, конфигурацията на аномерния въглероден атом, образуващ гликозидна връзка, тавтомерните трансформации на дизахаридите, техните химични свойства, биологична роля.

· Познава класификацията на полизахаридите (по отношение на хидролизата, според монозахаридния състав), структурата на най-важните представители на хомополизахаридите, конфигурацията на аномерния въглероден атом, образуващ гликозидна връзка, техните физични и химични свойства и биологична роля. Имайте представа за биологичната роля на хетерополизахаридите.

Тема 10.а-Аминокиселини, пептиди, протеини. Строеж, свойства, биологична роля

Структура, номенклатура, класификация на а-аминокиселините, които изграждат протеини и пептиди. Стереоизомерия на а-аминокиселините.

Биосинтетични пътища за образуване на а-аминокиселини от оксокиселини: реакции на редукционно аминиране и реакции на трансаминиране. Есенциални аминокиселини.

Химични свойства на а-аминокиселините като хетерофункционални съединения. Киселинно-алкални свойства на а-аминокиселините. Изоелектрична точка, методи за разделяне на а-аминокиселини. Образуване на вътрешнокомплексни соли. Реакции на естерификация, ацилиране, алкилиране. Взаимодействие с азотиста киселина и формалдехид, значението на тези реакции за анализа на аминокиселините.

g-аминомаслената киселина е инхибиторен невротрансмитер на централната нервна система. Антидепресивен ефект на L-триптофан, серотонин - като невротрансмитер на съня. Медиаторни свойства на глицин, хистамин, аспарагинова и глутаминова киселини.

Биологично важни реакции на а-аминокиселини. Реакции на дезаминиране и хидроксилиране. Декарбоксилирането на а-аминокиселините е пътят към образуването на биогенни амини и биорегулатори (коламин, хистамин, триптамин, серотонин.) Пептиди. Електронна структура на пептидната връзка. Киселинна и алкална хидролиза на пептиди. Установяване на аминокиселинен състав чрез съвременни физикохимични методи (методи на Сангер и Едман). Понятие за невропептиди.

Първична структура на протеините. Частична и пълна хидролиза. Концепцията за вторични, третични и кватернерни структури.

Изисквания за компетентност:

· Познаване на структурата, стереохимичната класификация на а-аминокиселините, принадлежащи към D- и L-стереохимичните серии на естествени аминокиселини, незаменими аминокиселини.

· Познаване на начините за синтез на а-аминокиселини in vivo и in vitro, познаване на киселинно-базовите свойства и методите за превръщане на а-аминокиселините в изоелектрично състояние.

· Да познават химичните свойства на а-аминокиселините (реакции на амино и карбоксилни групи), да могат да извършват качествени реакции (ксантопротеин, с Cu (OH) 2, нинхидрин).

· Познава електронната структура на пептидната връзка, първичната, вторичната, третичната и кватернерната структура на протеините и пептидите, знае как да определи аминокиселинния състав и аминокиселинната последователност (метод на Sanger, метод на Edman), може да извършва биуретова реакция за пептиди и протеини.

· Познаване на принципа на метода за синтез на пептиди чрез защита и активиране на функционални групи.

Тема 11. Нуклеотиди и нуклеинови киселини

Нуклеинови бази, които изграждат нуклеиновите киселини. Пиримидинови (урацил, тимин, цитозин) и пуринови (аденин, гуанин) бази, тяхната ароматичност, тавтомерни трансформации.

Нуклеозиди, реакции на тяхното образуване. Естеството на връзката между нуклеиновата основа и въглехидратния остатък; конфигурация на гликозиден център. Хидролиза на нуклеозиди.

Нуклеотиди. Структурата на мононуклеотидите, които образуват нуклеинови киселини. Номенклатура. Хидролиза на нуклеотиди.

Първична структура на нуклеиновите киселини. Фосфодиестерна връзка. Рибонуклеинови и дезоксирибонуклеинови киселини. Нуклеотиден състав на РНК и ДНК. Хидролиза на нуклеинови киселини.

Концепцията за вторичната структура на ДНК. Ролята на водородните връзки в образуването на вторична структура. Комплементарност на нуклеиновите бази.

Лекарства на основата на модифицирани нуклеинови бази (5-флуороурацил, 6-меркаптопурин). Принципът на химичното сходство. Промени в структурата на нуклеиновите киселини под въздействието на химикали и радиация. Мутагенен ефект на азотиста киселина.

Нуклеозидни полифосфати (ADP, ATP), характеристики на тяхната структура, които им позволяват да изпълняват функциите на високоенергийни съединения и вътреклетъчни биорегулатори. Структурата на cAMP, вътреклетъчния „пратеник“ на хормоните.

Изисквания за компетентност:

· Познава структурата на пиримидиновите и пуриновите азотни основи, техните тавтомерни трансформации.

· Да познава механизма на реакциите за образуване на N-гликозиди (нуклеозиди) и тяхната хидролиза, номенклатурата на нуклеозидите.

· Познаване на основните прилики и разлики между естествените и синтетичните антибиотични нуклеозиди в сравнение с нуклеозидите, които изграждат ДНК и РНК.

· Познаване на реакциите на образуване на нуклеотиди, структурата на мононуклеотидите, които изграждат нуклеиновите киселини, тяхната номенклатура.

· Познава структурата на цикло- и полифосфатите на нуклеозидите, тяхната биологична роля.

· Познаване на нуклеотидния състав на ДНК и РНК, ролята на фосфодиестерната връзка в създаването на първичната структура на нуклеиновите киселини.

· Да познават ролята на водородните връзки при формирането на вторичната структура на ДНК, комплементарността на азотните основи, ролята на комплементарните взаимодействия при осъществяването на биологичната функция на ДНК.

· Познаване на факторите, които причиняват мутации и принципа на тяхното действие.

Основен:

1. Романовски, биоорганична химия: учебник в 2 части /. - Минск: BSMU, 20с.

2. Романовски, към семинара по биоорганична химия: учебник / редактиран. – Минск: BSMU, 1999. – 132 с.

3. Тюкавкина, Н. А., Биоорганична химия: учебник / , . – Москва: Медицина, 1991. – 528 с.

Допълнителен:

4. Овчинников, химия: монография /.

– Москва: Образование, 1987. – 815 с.

5. Потапов: учебник /. - Москва:

Химия, 1988. – 464 с.

6. Riles, A. Основи на органичната химия: учебник / A. Rice, K. Smith,

Р. Уорд. – Москва: Мир, 1989. – 352 с.

7. Тейлър, Г. Основи на органичната химия: учебник / Г. Тейлър. -

Москва: Мирс.

8. Терни, А. Съвременна органична химия: учебник в 2 тома /

А. Терни. – Москва: Мир, 1981. – 1310 с.

9. Тюкавкина, за лабораторни занятия по биоорганични

химия: учебник / [и др.]; редактиран от N.A.

Тюкавкина. – Москва: Медицина, 1985. – 256 с.

10. Тюкавкина, Н. А., Биоорганична химия: Учебник за студенти

медицински институти / , . - Москва.

Биоорганична химияе фундаментална наука, която изучава структурата и биологичните функции на най-важните компоненти на живата материя, предимно биополимери и нискомолекулни биорегулатори, като се фокусира върху изясняването на моделите на връзката между структурата на съединенията и техните биологични ефекти.

Биоорганичната химия е наука в пресечната точка на химията и биологията, тя помага да се разкрият принципите на функциониране на живите системи. Биоорганичната химия има подчертана практическа ориентация, като теоретична основа за получаване на нови ценни съединения за медицината, селското стопанство, химическата, хранително-вкусовата и микробиологичната промишленост. Обхватът на интересите на биоорганичната химия е необичайно широк - това включва света на веществата, изолирани от живата природа и играещи важна роля в живота, и света на изкуствено получените органични съединения, които имат биологична активност. Биоорганичната химия обхваща химията на всички вещества на живата клетка, десетки и стотици хиляди съединения.

Обекти на изследване, методи на изследване и основни задачи на биоорганичната химия

Обекти на изследванебиоорганична химия са протеини и пептиди, въглехидрати, липиди, смесени биополимери - гликопротеини, нуклеопротеини, липопротеини, гликолипиди и др., алкалоиди, терпеноиди, витамини, антибиотици, хормони, простагландини, феромони, токсини, както и синтетични регулатори на биологични процеси : лекарства, пестициди и др.

Основният арсенал от изследователски методибиоорганичната химия се състои от методи; За решаване на конструктивни проблеми се използват физични, физико-химични, математически и биологични методи.

Основни задачибиоорганична химия са:

• Изолиране в индивидуално състояние и пречистване на изследваните съединения чрез кристализация, дестилация, различни видове хроматография, електрофореза, ултрафилтрация, ултрацентрофугиране и др. В този случай често се използват специфичните биологични функции на изследваното вещество (например чистота на антибиотика се следи по антимикробната му активност, на хормона - по влиянието му върху определен физиологичен процес и др.);
• Установяване на структура, включително пространствена структура, въз основа на подходите на органичната химия (хидролиза, окислително разцепване, разцепване на специфични фрагменти, например при метионинови остатъци при установяване на структурата на пептиди и протеини, разцепване при 1,2-диолови групи въглехидрати, и др.) и физика -химична химия с помощта на масова спектрометрия, различни видове оптична спектроскопия (IR, UV, лазерна и др.), рентгенов дифракционен анализ, ядрено-магнитен резонанс, електронен парамагнитен резонанс, оптична ротационна дисперсия и кръгов дихроизъм, бърз кинетични методи и др. в комбинация с компютърни изчисления. За бързо решаване на стандартни проблеми, свързани с установяване на структурата на редица биополимери, са създадени и широко използвани автоматични устройства, чийто принцип на действие се основава на стандартни реакции и свойства на природни и биологично активни съединения. Това са анализатори за определяне на количествения аминокиселинен състав на пептидите, секвенатори за потвърждаване или установяване на последователността на аминокиселинните остатъци в пептидите и нуклеотидната последователност в нуклеиновите киселини и др. Използването на ензими, които специфично разцепват изследваните съединения по строго определени връзки е важен при изучаване на структурата на сложни биополимери. Такива ензими се използват при изследване на структурата на протеини (трипсин, протеинази, които разцепват пептидни връзки при глутаминова киселина, пролин и други аминокиселинни остатъци), нуклеинови киселини и полинуклеотиди (нуклеази, рестрикционни ензими), съдържащи въглехидрати полимери (гликозидази, включително специфични такива - галактозидази, глюкуронидази и др.). За повишаване на ефективността на изследванията се анализират не само природни съединения, но и техните производни, съдържащи характерни, специално въведени групи и белязани атоми. Такива производни се получават, например, чрез отглеждане на продуцента върху среда, съдържаща белязани аминокиселини или други радиоактивни прекурсори, които включват тритий, радиоактивен въглерод или фосфор. Надеждността на данните, получени от изследването на сложни протеини, се увеличава значително, ако това изследване се провежда заедно с изследване на структурата на съответните гени.
• Химичен синтез и химична модификация на изследваните съединения, включително пълен синтез, синтез на аналози и производни. За съединения с ниско молекулно тегло контра синтезът все още е важен критерий за коректността на установената структура. Разработването на методи за синтез на природни и биологично активни съединения е необходимо за решаването на следващия важен проблем на биоорганичната химия - изясняване на връзката между тяхната структура и биологична функция.
• Изясняване на връзката между структурата и биологичните функции на биополимерите и нискомолекулните биорегулатори; изследване на химичните механизми на тяхното биологично действие. Този аспект на биоорганичната химия придобива все по-голямо практическо значение. Подобряване на арсенала от методи за химичен и химико-ензимен синтез на сложни биополимери (биологично активни пептиди, протеини, полинуклеотиди, нуклеинови киселини, включително активно функциониращи гени) в комбинация с все по-усъвършенствани техники за синтез на относително по-прости биорегулатори, както и методи за селективно разцепване на биополимери, позволяват по-задълбочено разбиране на зависимостта на биологичните ефекти от структурата на съединенията. Използването на високоефективна изчислителна технология дава възможност за обективно сравняване на множество данни от различни изследователи и намиране на общи модели. Намерените частни и общи закономерности, от своя страна, стимулират и улесняват синтеза на нови съединения, което в някои случаи (например при изследване на пептиди, които влияят на мозъчната активност) позволява да се намерят практически важни синтетични съединения, които са по-добри в биологичната активност към техните естествени аналози. Изследването на химичните механизми на биологичното действие отваря възможността за създаване на биологично активни съединения с предварително определени свойства.
• Получаване на практически ценни лекарства.
• Биологично изследване на получените съединения.

Формирането на биоорганичната химия. Историческа справка

Появата на биоорганичната химия в света се случва в края на 50-те и началото на 60-те години, когато основните обекти на изследване в тази област са четири класа органични съединения, които играят ключова роля в живота на клетките и организмите - протеини, полизахариди и липиди. Изключителни постижения на традиционната химия на природните съединения, като откриването на L. Pauling на α-спиралата като един от основните елементи на пространствената структура на полипептидната верига в протеините, установяването на химичната структура на нуклеотидите от A. Todd и първото синтез на динуклеотид, F. Sanger разработва метод за определяне на аминокиселинната последователност в протеините и декодира с негова помощ структурата на инсулина, R. Woodward синтезира такива сложни природни съединения като резерпин, хлорофил и витамин B 12, синтеза на първия пептиден хормон окситоцин, по същество бележи трансформацията на химията на природните съединения в съвременната биоорганична химия.

У нас обаче интересът към протеините и нуклеиновите киселини се появи много по-рано. Първите изследвания върху химията на протеините и нуклеиновите киселини започват в средата на 20-те години. в стените на Московския университет и именно тук се формират първите научни школи, които успешно работят в тези най-важни области на естествената наука и до днес. И така, през 20-те години. по инициатива на Н.Д. Зелински започва систематични изследвания върху химията на протеините, чиято основна задача е да изясни общите принципи на структурата на протеиновите молекули. Н.Д. Зелински създава първата у нас лаборатория по химия на протеините, в която се извършва важна работа по синтеза и структурния анализ на аминокиселини и пептиди. Изключителна роля в развитието на тези произведения принадлежи на M.M. Ботвиник и нейните ученици, които постигнаха впечатляващи резултати в изучаването на структурата и механизма на действие на неорганичните пирофосфатази, ключови ензими на метаболизма на фосфора в клетката. До края на 40-те години, когато водещата роля на нуклеиновите киселини в генетичните процеси започва да се проявява, M.A. Прокофиев и З.А. Шабарова започва работа по синтеза на компоненти на нуклеиновите киселини и техните производни, с което поставя началото на химията на нуклеиновите киселини у нас. Извършени са първите синтези на нуклеозиди, нуклеотиди и олигонуклеотиди и е направен голям принос за създаването на домашни автоматични синтезатори на нуклеинови киселини.

През 60-те години Това направление у нас се развива последователно и бързо, често изпреварвайки подобни стъпки и тенденции в чужбина. Фундаменталните открития на А. Н. изиграха огромна роля в развитието на биоорганичната химия. Белозерски, който доказа съществуването на ДНК във висшите растения и систематично изучава химичния състав на нуклеиновите киселини, класическите изследвания на V.A. Engelhardt и V.A. Белицер за окислителния механизъм на фосфорилиране, световноизвестни изследвания на A.E. Арбузов по химията на физиологично активните органофосфорни съединения, както и фундаментални трудове на I.N. Назаров и Н.А. Преображенски за синтеза на различни природни вещества и техните аналози и други произведения. Най-големите постижения в създаването и развитието на биоорганичната химия в СССР принадлежат на академик М.М. Шемякин. По-специално, той започва работа по изследването на атипични пептиди - депсипептиди, които впоследствие получават широко развитие във връзка с тяхната функция като йонофори. Талантът, проницателността и енергичната дейност на този и други учени допринесоха за бързото нарастване на международния авторитет на съветската биоорганична химия, нейното укрепване в най-важните области и организационното укрепване в нашата страна.

В края на 60-те - началото на 70-те години. При синтеза на биологично активни съединения със сложна структура ензимите започват да се използват като катализатори (така наречения комбиниран химико-ензимен синтез). Този подход е използван от G. Korana за първия генен синтез. Използването на ензими позволи да се извърши строго селективна трансформация на редица природни съединения и да се получат нови биологично активни производни на пептиди, олигозахариди и нуклеинови киселини с висок добив. През 70-те години Най-интензивно развитите области на биоорганичната химия са синтезът на олигонуклеотиди и гени, изследване на клетъчни мембрани и полизахариди, анализ на първичната и пространствената структура на протеините. Изследвани са структурите на важни ензими (трансаминаза, β-галактозидаза, ДНК-зависима РНК полимераза), защитни протеини (γ-глобулини, интерферони) и мембранни протеини (аденозинтрифосфатази, бактериородопсин). Работата по изучаването на структурата и механизма на действие на пептидите - регулатори на нервната дейност (така наречените невропептиди) придоби голямо значение.

Съвременна вътрешна биоорганична химия

В момента местната биоорганична химия заема водещи позиции в света в редица ключови области. Голям напредък е постигнат в изследването на структурата и функцията на биологично активни пептиди и сложни протеини, включително хормони, антибиотици и невротоксини. Важни резултати са получени в химията на мембранно-активните пептиди. Изследвани са причините за уникалната селективност и ефективност на действието на диспепсид-йонофорите и е изяснен механизмът на функциониране в живите системи. Получени са синтетични аналози на йонофори със зададени свойства, които са многократно по-ефективни от естествените образци (В. Т. Иванов, Ю. А. Овчинников). Уникалните свойства на йонофорите се използват за създаване на йоноселективни сензори на тяхна основа, които намират широко приложение в технологиите. Успехите, постигнати в изследването на друга група регулатори - невротоксините, които са инхибитори на предаването на нервните импулси, доведоха до широкото им използване като инструменти за изследване на мембранните рецептори и други специфични структури на клетъчните мембрани (E.V. Grishin). Развитието на работата по синтеза и изследването на пептидни хормони доведе до създаването на високоефективни аналози на хормоните окситоцин, ангиотензин II и брадикинин, които са отговорни за свиването на гладките мускули и регулирането на кръвното налягане. Голям успех беше пълният химичен синтез на инсулинови препарати, включително човешки инсулин (Н.А. Юдаев, Ю.П. Швачкин и др.). Бяха открити и изследвани редица протеинови антибиотици, включително грамицидин S, полимиксин М, актиноксантин (G.F. Gause, A.S. Khokhlov и др.). Работата се развива активно за изследване на структурата и функцията на мембранните протеини, които изпълняват рецепторни и транспортни функции. Получени са фоторецепторните протеини родопсин и бактериородопсин и е изследвана физикохимичната основа на тяхното функциониране като светлозависими йонни помпи (В.П. Скулачев, Ю.А. Овчинников, М.А. Островски). Структурата и механизмът на функциониране на рибозомите, основните системи за биосинтеза на протеини в клетката, са широко проучени (А. С. Спирин, А. А. Богданов). Големи цикли на изследвания са свързани с изучаването на ензими, определяне на тяхната първична структура и пространствена структура, изследване на каталитичните функции (аспартат аминотрансферази, пепсин, химотрипсин, рибонуклеази, ензими на метаболизма на фосфора, гликозидази, холинестерази и др.). Разработени са методи за синтез и химическа модификация на нуклеинови киселини и техните компоненти (D.G. Knorre, M.N. Kolosov, Z.A. Shabarova), разработват се подходи за създаване на лекарства от ново поколение на тяхна основа за лечение на вирусни, онкологични и автоимунни заболявания. Използвайки уникалните свойства на нуклеиновите киселини и на тяхна основа, се създават диагностични лекарства и биосензори, анализатори за редица биологично активни съединения (V.A. Vlasov, Yu.M. Evdokimov и др.)

Значителен напредък е постигнат в синтетичната химия на въглехидратите (синтез на бактериални антигени и създаване на изкуствени ваксини, синтез на специфични инхибитори на сорбцията на вируси върху клетъчната повърхност, синтез на специфични инхибитори на бактериални токсини (Н. К. Кочетков, А. Я. Хорлин)). Значителен напредък е постигнат в изследването на липидите, липоаминокиселините, липопептидите и липопротеините (L.D. Bergelson, N.M. Sisakyan). Разработени са методи за синтез на много биологично активни мастни киселини, липиди и фосфолипиди. Изследвано е трансмембранното разпределение на липидите в различни видове липозоми, в бактериални мембрани и в чернодробни микрозоми.

Важна област на биоорганичната химия е изучаването на различни естествени и синтетични вещества, които могат да регулират различни процеси, протичащи в живите клетки. Това са репеленти, антибиотици, феромони, сигнални вещества, ензими, хормони, витамини и други (т.нар. нискомолекулни регулатори). Разработени са методи за синтез и производство на почти всички известни витамини, значителна част от стероидните хормони и антибиотиците. Разработени са промишлени методи за получаване на редица коензими, използвани като лекарствени препарати (коензим Q, пиридоксал фосфат, тиамин пирофосфат и др.). Предложени са нови силни анаболни средства, които превъзхождат по действие добре познатите чуждестранни лекарства (И. В. Торгов, С. Н. Ананченко). Изследвани са биогенезата и механизмите на действие на естествените и трансформираните стероиди. Значителен напредък е постигнат в изследването на алкалоиди, стероидни и тритерпенови гликозиди и кумарини. Бяха проведени оригинални изследвания в областта на химията на пестицидите, които доведоха до освобождаването на редица ценни лекарства (I.N. Kabachnik, N.N. Melnikov и др.). Провежда се активно търсене на нови лекарства, необходими за лечение на различни заболявания. Получени са лекарства, доказали своята ефективност при лечението на редица онкологични заболявания (допан, сарколизин, фторафур и др.).

Приоритетни насоки и перспективи за развитие на биоорганичната химия

Приоритетните области на научните изследвания в областта на биоорганичната химия са:

• изследване на структурно-функционалната зависимост на биологично активните съединения;
• проектиране и синтез на нови биологично активни лекарства, включително създаване на лекарства и продукти за растителна защита;
• изследване на високоефективни биотехнологични процеси;
• изследване на молекулярните механизми на процесите, протичащи в живия организъм.

Фокусираните фундаментални изследвания в областта на биоорганичната химия са насочени към изучаване на структурата и функцията на най-важните биополимери и нискомолекулни биорегулатори, включително протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати, липиди, алкалоиди, простагландини и други съединения. Биоорганичната химия е тясно свързана с практическите проблеми на медицината и селското стопанство (производство на витамини, хормони, антибиотици и други лекарства, стимуланти на растежа на растенията и регулатори на поведението на животните и насекомите), химическата, хранително-вкусовата и микробиологичната промишленост. Резултатите от научните изследвания са в основата на създаването на научно-техническа база за производствени технологии за съвременна медицинска имунодиагностика, реактиви за медицински генетични изследвания и реактиви за биохимичен анализ, технологии за синтез на лекарствени вещества за използване в онкологията, вирусологията, ендокринологията, гастроентерология, както и химикали за растителна защита и технологии за приложението им в селското стопанство.

Решаването на основните проблеми на биоорганичната химия е важно за по-нататъшния прогрес на биологията, химията и редица технически науки. Без изясняване на структурата и свойствата на най-важните биополимери и биорегулатори е невъзможно да се разбере същността на жизнените процеси, а още по-малко да се намерят начини за контролиране на такива сложни явления като възпроизвеждане и предаване на наследствени характеристики, растеж на нормални и злокачествени клетки, имунитет, памет, предаване на нервни импулси и много други. В същото време изучаването на високоспециализирани биологично активни вещества и процесите, протичащи с тяхно участие, може да разкрие принципно нови възможности за развитието на химията, химическата технология и инженерството. Проблемите, чието решение е свързано с изследванията в областта на биоорганичната химия, включват създаването на строго специфични високоактивни катализатори (на базата на изследване на структурата и механизма на действие на ензимите), директното преобразуване на химическата енергия в механична енергия (на базата на изследването на мускулната контракция) и използването на принципите на химическо съхранение в технологиите и трансфера на информация, извършвани в биологични системи, принципите на саморегулация на многокомпонентни клетъчни системи, предимно селективната пропускливост на биологичните мембрани и много други. проблемите лежат далеч отвъд границите на самата биоорганична химия, но тя създава основните предпоставки за развитието на тези проблеми, осигурявайки основните опорни точки за развитието на биохимичните изследвания, вече свързани с областта на молекулярната биология. Широтата и важността на решаваните проблеми, разнообразието от методи и тясната връзка с други научни дисциплини осигуряват бързото развитие на биоорганичната химия.Бюлетин на Московския университет, серия 2, Химия. 1999. Т. 40. № 5. С. 327-329.

Bender M., Bergeron R., Komiyama M. Биоорганична химия на ензимната катализа. пер. от английски М.: Мир, 1987. 352 с.

Яковишин Л.А. Избрани глави от биоорганичната химия. Севастопол: Стрижак-прес, 2006. 196 с.

Николаев А.Я. Биологична химия. М .: Агенция за медицинска информация, 2001. 496 с.