Биологически важные гетероциклы

1.

Биологически
важные гетероциклы

2. Гетероциклические соединения – это циклические соединения, в кольцо которых кроме атомов углерода входят один или несколько атомов други

Гетероциклические соединения
– это циклические соединения, в кольцо
которых кроме атомов углерода входят
один или несколько атомов других
элементов (гетероатомов): O,S,N.

3. Нумерация в гетероциклах

1. устойчивы 5- и 6- членные циклы
2. нумерация - от гетероатома, чтобы
заместитель имел наименьший номер
3. если несколько гетероатомов:
старшинство гетероатомов O
S
N
4
N3
2
S1
Тиазол

4.

Классификация
гетероциклических соединений

5.

1. По природе гетероатома
H
Пиррол
S
Тиофен
.
.
N
.
.
.
.
O
Фуран

6.

2. По размеру цикла
.
.
N
Пиридин
N
H
Пиррол

7.

3. По степени насыщенности цикла
.
.
N
H
Пиррол
N
N
H
H
Пирролин
Пирролидин

8.

4.По числу гетероатомов и их взаимному
расположению
N3
.
.
N
H
N
1
H
Пиразол
Пиррол
N2
N
1
H
Имидазол

9.

5. С одинаковыми или разными
гетероатомами
H
Имидазол
S
Тиазол
.
.
N
N
N
N
O
Оксазол

10. 6. По числу циклов

Индол

11.

Классификация
гетероциклов
Пурин
N
N
N
N
Пиримидин
N
N
Ядро
пиримидина
N
H
Имидазол
N
H
Ядро
имидазола

12. 7. По кислотно-основным свойствам

Кислотные
основные
амфотерные
N
.
.
N
N
H
N
H

13. Биологически важные азотсодержащие ароматические гетероциклические соединения

14.

Характеристика:
Пиррол
1. Пятичленный
2.
3.
4.
...
.
.
N
H
2
N
H
+
2К
2
.
.
.
.
N
H
К
+ Н2

15. Биологическая роль пиррола:

Является основой
макроциклических порфириновых
комплексов:

16.

Биологическая роль пиррола
.
.
N
H
Пиррол
Гем

17.

18.

СН
СН
СН
СН

19.

СН
СН
СН
СН

20.

СН
СН
СН
СН

21.

2-
пиррол
Анион порфирина

22.

2-
Fe2+ - гем (гемоглобин)
Mg2+ - хлорофилл
Zn2+ - пероксидаза
Fe2+Fe 3+ - цитохромы

23. Гемоглобин и его производные

24. Гемоглобин и его производные

(белок)

25. Гемоглобин и его производные

26.

Пиридин
Характеристика:
1.
2.
...
N
.
.
+
N
.
.
НСl
+
N
Сl
.
.Н
Хлорид пиридиния

27.

Биологическая роль пиридинавходит в состав:
1. витамина РР никотиновой кислоты и
никотинамида
O
O
C
C
OH
NH 2
N
Никотиновая
кислота
N
Никотинамид
2. кофермента
НАД +
3. пиридоксальфосфата,
участвующего в
биологических реакциях аминокислот

28.

Имидазол
N
N
H
Характеристика:
1.
2.
...

29.

Имидазол
Пиридиновый
(основные свойства)
N
NH +
+ HCl
Cl
N
N
H
H
Пиррольный
(кислотнные св-ва)
+K
N
- H2
N
K

30.

Биологически важные производные имидазола
-аминокислота гистидин
-биогенный амин гистамин

31.

Пиримидин
Характеристика:
1.
2.
...
N
N

32.

Важнейшие природные производные
пиримидина – нуклеиновые основания
NH 2
OH
N
N
HO
OH
N
Урацил
HO
CH3
N
N
Цитозин
HO
N
Тимин

33.

Таутомерия гетероциклических соединений
( ПРОТОТРОПНАЯ )
кето-енольная
OH
O:
C C
C C
H
H
H
амино-иминная
C
C
NH2
H
C
H
C
NH

34.

Урацил
лактим-лактамная
OH
H
N
N
HO
N
O
N
H
лактим
O
OH
O
N
N
H
лактам

35.

Пурин
Характеристика:
1.
2.
...
6
7
1
5
N
N
2
8
3
N
4
Ядро
пиримидина
N
H
9
Ядро
имидазола

36.

Пурин входит в состав пуриновых
оснований НК
OH
NH
2
N
N
N
Аденин
N
H
N
N
NH 2
N
Гуанин
N
H

37. Нуклеиновые кислоты

38. Нуклеиновые кислоты

1868. Ф.Мишер выделил НК
Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК)
–это биополимеры
ДНК - самая длинная молекула в
нашем организме

39. Биологическая роль НК содержатся в каждой клетке

ДНК- в ядре
синтез белка
передача
наследственных
признаков
РНК - в рибосомах
протоплазмы
• синтез белка

40.

Нуклеиновые кислоты (НК) - это
биополимеры- полинуклеотиды
-(НУК1 – НУК2 – НУК3 -)n

41.

Нуклеотид образован остатками
трех веществ
1. Углеводом - пентозой
2. Азотсодержащим гетероциклом
(азотистые основания)
3.Фосфорной кислотой

42.

О
НО-Р-ОСН2
ОН
О
N-основание
пентоза
нуклеозид
нуклеотид

43.

Состав нуклеотидов
рибонуклеотиды
РНК
дезоксирибонуклеотиды
ДНК
Рибоза
углевод
(ß-Д-рибофураноза)
Пуриновые
А, Г
Пиримидиновые
У, Ц
к
Н3РО4
Дезоксирибоза
2-дезокси- ß-Д- рибо
фураноза)
азотистые
основания
остаток фосфорной
кислоты
Пуриновые
А, Г
Пиримидиновые
Т, Ц
Н3РО4

44.

Образование нуклеозидов
О
пентоза
+
Азотистое
основание

45.

OH
HOCH2
O
OH
OH
ß-Д-рибофураноза

46.

NH 2
6
1
7
5
N
N
8
2
N
3
OH
HOCH2
O
4
H
+
-Н2О
OH
ß-Д-рибофураноза
OH
N9

47.

NH 2
N
N
N
N
HOCH2
O
-Н2О
Аденозин, А
1'
OH
N-гликозидная
связь
OH
В пентозе атомы углерода нумеруются
со штрихом:
1'

48.

NH 2
6
1
7
5
N
N
NH 2
8
2
N
3
4
H
OH
HOCH2
N
N
HOCH2
O
O
+
OH
N
N
N9
OH
ß-Д-рибофураноза
Nгликозид
ная связь
-Н2О
OH
OH
Аденозин, А

49.

O
O
OH
HOCH2
H3C 5
4
NH
2
6
N
1
OH
H
-Н2О
3
O
H 3C
NH
N
HOCH2
O
O
H
H
OH
Тимидин
dT
O

50.

Номенклатура нуклеозидов
Пуриновые
Пиримидиновые
Название гетероцикла
Название гетероцикла
+ озин
+ идин
Аденозин (А)
Уридин (U)
Дезоксигуанозин (dG)
Дезоксицитидин (dC)

51. Образование нуклеотидов

Н3РО4
+
Нуклеозид

52.

NH 2
N
N
О
5
НО-Р-ОН +
HOCH2
ОН
OH
N
N
O
OH
-Н2О

53.

NH 2
Аденозин – 5/-фосфат (рА)
(как фосфат нуклеозида)
N
N
O
5
N
HO P OCH2
O
HO 4
1
3
OH
2
OH
5, адениловая кислота (рА)
(как кислота)
N

54.

О
НО-Р-ОН +
ОН
NH 2
NH 2
N
N
N
5
N
HO P OCH2
N
O
HO 4
N
N
N
O
1
3
2
HOCH2
O
OH
OH
-Н2О
OH
OH
1. Аденозин – 5/-фосфат (рА)
(как фосфат)
2. 5, --адениловая кислота (рА)
(как кислота)

55.

NH 2
N
5
N
HOCH2
N
N
O
4
1
3
O
O
P OH
OH
2
OH
АДЕНОЗИН -3 – ФОСФАТ
(Ар)
3/-адениловая кислота
(Ар)

56.

Аденозин -3 ,5 –
циклофосфат
(сА)
NH 2
N
N
N
N
HOCH2
O
ОН
НО-Р=О
ОН
OH
OH

57.

Образование
динуклеотидов и
полинуклеотидов

58.

NH 2
N
N
O
5
N
HO P OCH2
N
O
HO 4
1
3
2
NH 2
OH
OH
N
N
O
5
N
HO P OCH2
O
HO 4
1
3
2
N

59.

NH 2
N
О
НО-Р
ОН
A
N
/
5
N
O CH2
N
O
NH 2
/
3
C
N
O
HO
P
H
5/
N
O CH2
O
O
O
3/
O
H
Фрагмент первичной
структуры ДНК

60.

Р
Первичная
структура НК
U
УВ
Р
C
УВ
Р
G
УВ
Р
A
УВ

61.

Номенклатура сокращения
ДНК
d(Ap – Cp – Gp – Tp)
d(A – C – G – T)
РНК
(A – C – G – U)

62.

Вторичная структура ДНК
Двойная спираль
(Уотсон, Крик, 1953)
Принцип комплементарности
NH
O C
NH
5/→ 3/
3/ → 5/
А
Т
Г
Ц
N

63.

64.

Правило Чаргаффа
1. Количество пуриновых оснований соответствует
числу пиримидиновых
2. Количество А = Т,
3. А + Ц = Г + Т
Г=Ц

65.

H
Аденин
N
N
N
Цепь1
N
H
CH3
O
H N
N
N
O
Тимин
Цепь2

66.

H
Гуанин
N
O
N
Цепь1
H
N
N
N H
Цепь2
N
N H
H
N
O
Цитозин
Цепь

67.

Нуклеозидполифосфаты
моно (АМФ – аденозин-5/-фосфат, аденозинмонофосфат)
ди- (АДФ – аденозин-5/-дифосфат)
три- (АТФ- аденозин-5/-трифосфат)

68.

Нуклеозидполифосфаты
АТФ
АТФ + Н2О
Н3РО4 + АДФ
Δ Н = - 33 кДж/моль

69.

Гидролиз НК
Нуклеопротеиды
+ H2O H+
Нуклеиновая кислота
Белок
+ H2O H+
Нуклеотид
+ H2O H+
Нуклеозид
H3PO4
+ H2O H+
Азотистое основание:
1) Пуриновые
2) Пиримидиновые
Моносахарид (пентоза)
Рибоза
Дезоксирибоза