Кафедра общей и биологической химии

Кафедра общей и биологической химии

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К практическим занятиям по биоорганической химии

для студентов первого курса медицинского факультета.

 

 

Красный Лиман – 2016

СОДЕРЖАНИЕ

 

Тема 1. КЛАССИФИКАЦИЯ НОМЕНКЛАТУРА И ИЗОМЕРИЯ БИООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. ПРИРОДА ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ. СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ.. 3

Тема 2. Структура, свойства, биологическое значение карбонових кислот и их функциональных производных.. 16

Тема 3. ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ. ЛИПИДЫ. ФОСФОЛИПИДЫ. 22

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ... 22

Тема 4. Строение, реакционная способность и биологическое значение гетерофункциональных соединений (α-, β-, γ-гидроксикислот, кетокислот ти фенокислот). 34

Тема 5. УГЛЕВОДЫ. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МОНО-, ДИ-, И ПОЛИСАХАРИДОВ. 44

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ... 44

Тема 6. Классификация, строение и значение биологически важных гетероциклических соединений.. 56

Тема 7. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ БЕЛКОВ И ПЕПТИДОВ. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЛКОВ. 64

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ... 73

Вопросы к итоговому занятию по биоорганической химии. 77

 

Тема 1. КЛАССИФИКАЦИЯ НОМЕНКЛАТУРА И ИЗОМЕРИЯ БИООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. ПРИРОДА ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ. СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Биоорганическая химия – раздел химической науки, изучающие строение и свойства соединений, принимающих участие в процессах жизнедеятельности. Эти соединения можно разделить на две большие группы; биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды) и биорегуляторы (витамины, гормоны, лекарственные препараты). Биоорганическая химия является фундаментальной основой для изучения целого ряда дисциплин, таких как биохимия, фармакология, физиология, гистология и анестезиология.

Основная задача биоорганической химии – выяснение физико-химических основ функционирования живой клетки, без понимания которых невозможно разработать методы управления такими фундаментальными биологическими явлениями как рост и деление клетки, реализации клеткой наследственной информации, процессов передачи нервных импульсов или механизмов формирования иммунного ответа.

В настоящее время фундаментальные исследования в области биоорганической химии направлены на изучение структуры и функции важнейших биополимеров и низкомолекулярных биорегуляторов, в том числе белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, алкалоидов, простагландинов и других соединений. Биоорганическая химия тесно связана с практическими задачами медицины и сельского хозяйства (получение витаминов, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов, стимуляторов роста растений и регуляторов поведения животных и насекомых), химической, пищевой и микробиологической промышленности. Результаты научных исследований являются основой для создания научно-технической базы технологий производства современных средств медицинской иммунодиагностики, реагентов для медико-генетических исследований и реактивов для биохимического анализа, технологий синтеза субстанций лекарственных препаратов для применения в онкологии, вирусологии, эндокринологии, гастроэнтерологии.

 

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь классифицировать органические соединения по природе углеродного скелета и функциональной группе, определять основные функциональные группы и фрагменты углеводородного скелета для объяснения особенностей их химического поведения.

 

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ.

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать понятия углеводородный скелет, функциональная группа, родоначальная структура.

2. Интерпретировать поведение органических соединений с точки зрения природы функциональной группы, и химической связи.

3. Интерпретировать механизмы химический реакций с точки зрения особенностей строения органических соединений

4. Интерпретировать структуру химического соединения по его названию в международной номенклатуре.

5. Трактовать зависимость химических свойства альдегидов и кетонов в зависимости от электронной структуры карбонильной группы и реагента.

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Предмет и задачи биоорганической химии. Значение биоорганической химии в медицине.

2. Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова.

3. Классификация органических соединений: по структуре углеводородного радикала, по природе функциональной группы.

4. Номенклатура органических веществ. Международная номенклатура IUPAC, таблица старшинства функциональных групп (Приложение 1).

5. Электронное строение атома углерода, понятие о гибридизации. Типы разрыва связи.

6. Изомерия органических соединений (Приложение 2)

7. Механизмы химических реакций. Классификация механизмов реакций по типу превращения и по природе атакующей частицы (Приложение 3)

8. Химические свойства кислородсодержащих органических соединений. Альдегиды и кетоны. Строение и реакционная способность карбонильной группы.

9. Реакции нуклеофильного присоединения (A_N). Реакции присоединения-отщепления.

10. Качественные реакции альдегидной группы: проба Толленса (реакция «серебряного зеркала»), проба Троммера.

 

Основная литература.

1. Губський Ю.І. Біоорганічна хімія: Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2004. – С.16-71, 114-125

 

РЕШЕНИЕ ОБУЧАЮЩИХ ЗАДАЧ

Задача 1.

Аминокислота валин является незаменимой кислотой. Назовите валин по номенклатуре IUPAC:

Эталон решения:

Данное соединение содержит две функциональные группы: аминогруппу и карбоксильную группу, которая является старшей функциональной группой.

1. Для того, чтобы назвать соединение, выбираем родоначальную структуру, руководствуясь следующими правилами: родоначальная структура содержит старшую функциональную группу¸ максимальное количество функциональных групп, кратных связей и боковых цепей; она является самой длинной цепью.

2. Проводим нумерацию атомов углерода в родоначальной структуре таким образом, чтоб старшая функциональная группа получила минимальный номер:

2. Называем родоначальную структуру, используя корень -бут-, обозначающий четыре атома углерода в родоначальной структуре. Соединение является насыщенным и не содержит кратных связей, для отражения этого используем суффикс –ан, -СООН – является старшей функциональной группой, которую называем в окончании: -овая кислота:

-бутановая кислота

3. После того как названа родоначальная структура в приставках перечисляем младшие функциональные группы и боковые цепи в алфавитном порядке, указывая их положение в молекуле при помощи цифр - локантов:

Задача 2.

Назовите соединение согласно заместительной номенклатуре IUPAC:

Эталон решения:

1. Данное соединение не содержит функциональных групп и может быть классифицировано как циклический углеводород. В качестве родоначальной структуры выбирается циклическая структура, содержащая шесть атомов углерода. В названии соединения это отражается корнем

-циклогекс-.

2. Проводим нумерацию атомов таким образом, что бы кратная С=С связь получила минимальный номер:

3. Добавляем к корню суффикс –ен, отражающий наличие одной двойной связи, и локант, определяющий ее положение:

-циклогексен-1.

4. Отсутствие функциональной группы определяет отсутствие окончания у названия родоначальной структуры.

5. После того как названа родоначальная структура, в приставках называем боковые цепи в алфавитном порядке, указывая их положение в молекуле при помощи локантов:

4-изопропил-1-метилциклогексен-1.

 

 

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

Задание 1.

Назовите следующее соединение по номенклатуре IUPAC:

A. 2,2-дибромпентан

В. 2,2-дибромопропан

С. 2,2-дихлоропентан

D. 2,2-дихлоропропан

Е. 2-бромопропан

 

Задание 2.

Назовите следующее соединение по номенклатуре IUPAC:

А. Ацетон

В. Пропанон-3

С. Бутаналь

D. Бутанон-2

Е. Пропанон-2

Задание 3.

Назовите следующее соединение. К какому классу соединений оно относится?

А. 3-метилпентен-1, алкен

В. 3-метилпентен-2, алкен

С. 3-метилпентадиен-1,4, алкадиен

D. 3-метилпентадиен-2,3, алкадиен

Е. 3-метилпентадиен-1,4, алкен

Задание 4.

Какая из приведенных структур соответствует формуле 3-метилбутанола-2.

A.

B.

C.

D.

E.

Задание 5.

Назовите следующее соединение по номенклатуре IUPAC:

A. 2-Гидроксибутановая кислота

B. 3-Гидроксибутановая кислоты

C. Бутандиовая кислота

D. 2-Гидроксибутандиовая кислота

E. 3-Оксобутандиовая кислота

Задание 6.

Вследствие смещения электронной плотности на карбонильном атоме углерода образуется частичный положительный заряд. Какой тип реакций будет наиболее характерен для карбонильных соединений?

А. Свободнорадикальное замещение

В. Нуклеофильное присоединение

С. Электрофильное присоединение

D. Нуклеофильное замещение

Е. Электрофильное замещение

Задание 7.

Какой продукт образуется в реакции:

А. СН₃-СООН, полуацеталь

В. СН₃-СООН, кислота

С. СН₃-СН₂ОН, спирт

D. , двухатомный спирт

Е. , полуацеталь

Задание 8.

На ацетон подействовали реагентом NаВН₄. Какой продукт реакции получили?

А. СН₃-СНОН-СН₃

В. СН₃-СН₂ОН

С. СН₃-СН₂-СН₂ОН

D. СН₃-СН₂-СООН

Е. СН₃-СООН

Задание 9.

Какой из реагентов может быть использован для качественного определения наличия альдегидной группы в молекуле:

A. NаВН₄

B. HBr

C. Br₂ (aqua)

D. [Ag(NH₃)₂]OH

E. KMnO₄

 

Задание 10.

Какой реагент нужно обработать синильной кислотой НСN, чтобы получить циангидрин следующей структуры:

А. Ацеталь

В. Метаналь

С. Ацетон

D. Пропаналь

Е. Пропанол

 

Задание 11.

Какой продукт получается в реакции присоединения-отщепления:

А. СН₃-СН₂-NН-СН₃

В. СН₃-СН₂-СН₂-О-NН-СН₃

С. СН₃-СН₂-СН=N-СН₃

D. СН₃-СН₂-СН=N-СН₂-СН₃

Е. СН₃-СН=N-СН₃

Задание 12.

Какое вещество нужно добавить к бутанону-2, чтобы получить следующий продукт реакции:

А. Этанол

В. Этаналь

С. Этановую кислоту

D. Хлористый этил

Е. Бромистый этил

Эталоны ответов:

1 – B, 2 – D, 3 – C, 4 – B, 5 – D, 6 – В, 7 – D, 8 – А, 9 – D, 10 – C, 11 – C, 12 - A.

Приложение 1.

Таблица старшинства заместителей (приведены в порядке убывания старшинства).

Функциональная группа	Классы соединений	Пример	Название
В приставке	В окончании
Карбоксильная -СООН	Карбоновые кислоты	Этановая (уксусная) кислота	Карбокси-	-овая кислота
Сульфогруппа -SO3H	Сульфокислоты	С2Н5SO3H Этансульфоновая кислота	Сульфо-	-сульфоновая кислота
Сложноэфирная группы -СООR	Сложные эфиры	СН3-СООС2Н5 Этилацетат	Карбоалкокси-	алкил….оат
Амидная -CONH2	Амиды	СН3-СОNН2 Ацетамид (амид уксусной кислоты)	Карбамоил	амид
Карбонильная группа	Альдегиды	Этаналь	Оксо-	-аль
Кетоны	Пропанон (ацетон)	Оксо-	-он
Гидроксигруппа -ОН	Спирты	СН3ОН метанол	Гидрокси-	-ол
Фенолы	фенол
Тиольная группа -SH	Тиолы	СН3SH метантиол	Меркапто-	-тиол
Аминогруппа -NH2	Амины	СН3NH2, Метиламин (метанамин)	Амино-	-амин
Алкоксильная -OR	Простые эфиры	СН3-O-СН3 Метоксиметан (диметиловый эфир)	Алкокси-	-
Галогены -F, -Cl, -Br, -I	Галогенопроизводные	CH3Cl Хлорметан	Фтор-, хлор, бром, иод	-
Нитрогруппа -NO2	Нитросоединения	CH3NO2 Нитрометан	Нитро-	-

 

Приложение 2.

Приложение 3.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Карбоновые кислоты и их эфиры в большом количестве распространены в природе. Запахи цветов, плодов, ягод обусловлены эфирными веществами. Карбоновые кислоты и их производные поступают в организм человека с пищей, а затем превращаются в более простые вещества. Карбоновые кислоты и их соли входят в состав буферных систем (бикарбонатной, фосфатной, гемоглобиновой и др.), которые поддерживают постоянство рН крови и тканей. Некоторые карбоновые кислоты и их соли являются лекарственными препаратами. Например, изовалериановая кислота входит в состав валидола, бензоат натрия – отхаркивающее и слабо дезинфицирующее средство, уретаны - эфиры карбаминовой кислоты обладают снотворным и транквилизирующим действием и применяются в психиатрической практике. Знание структуры и свойств карбоновых кислот поможет в успешном изучении курсов биохимии, фармакологии и других медицинских дисциплин.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь прогнозировать химические свойства карбоновых кислот и их производных, которые берут участие в протекании большинства биохимических процессов. Достижение этой цели обеспечивается выполнением конкретных целей.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

УМЕТЬ:

1. Идентифицировать карбоксильную группу.

2. Различать реакции, которые проходят по функциональной группе и по углеродному скелету.

3. Прогнозировать химические свойства карбоновых кислот на основании электронного строения их молекул.

4. Прогнозировать свойства дикарбоновых и ненасыщенных кислот и их специфические реакции.

5. Интерпретировать биологическую роль карбоновых кислот и их производных.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Классификация и номенклатура карбоновых кислот (Приложение 4.). Электронное представление о строении карбоксильной группы.

2. Химические свойства карбоновых кислот. Кислотные свойства - образование солей. Реакции нуклеофильного замещения (S_N) взаимодействие со спиртами (реакция этерификации), с аммиаком и аминами, образование ангидридов, замещение водорода при α-углеродном атоме, декарбоксилирование.

3. Классификация и номенклатура дикарбоновых кислот. Реакции образования солей, амидов и сложных эфиров. Отношение к нагреванию.

4. Ненасыщенные дикарбоновые кислоты. Химические свойства.

5. Медико-биологическое значение карбоновых кислот (Приложение 5).

 

Основная литература

1. Губський Ю.І. Біоорганічна хімія: Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2004. – С.126-141

 

Решение обучающих задач

Задача 1.

В тканях человека посредством целого ряда реакций происходят разнообразные превращения карбоновых кислот и их производных. Напишите цепочку превращений малоновой кислоты, назовите вещества А и В:

Эталон решения:

1. Первая реакция протекает с выделением СО₂, следовательно, это реакция декарбоксилирования. В результате декарбоксилирования малоновой кислоты образуется уксусная кислота (вещество А):

HOOC – CH₂ – COOH CH₃ – COOH + CO₂

2. Вторая стадия – это реакция вещества А (уксусной кислоты) с этиловым спиртом – реакция этерификации: Реакция этерафикации уксусной кислоты этиловым спиртом протекает по уравнению:

В результате реакции образуется сложный эфир (вещество В). Его название согласно номенклатуре IUPAC: этилацетат.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

Задание 1.

В организме человека протекают реакции гидролиза сложных эфиров. Какая кислота образуется при гидролизе метилацетата?

А. Уксусная

В. Щавелевая

C. Молочная

D. Малоновая

Е. Муравьиная

Задание 2.

Щавелевая кислота содержится в щавеле и может попадать в организм с пищей. Чем следует подействовать на щавелевую кислоту, чтобы получить ее амид?

А. Раствор NaOH

В. C₂H₅OH

С. NH₃

D. Метиламин

E.CH₃COOH

 

Задание 3.

Дикарбоновые кислоты участвуют в цикле трикарбоновых кислот. Какая из приведенных кислот образует циклический ангидрид при нагревании?

А. НООС-СООН

В. НООС-СН₂-СООН

С. НООС-СН₂-СН₂-СООН

D. НООС-(СН₂)₄-СООН

E. НООС-(СН₂)₅-СООН

 

Задание 4.

Масляная кислота содержится в прогорклом масле. Определите, как называется эта кислота по номенклатуре ИЮПАК.

А. Пропановая

В. Бутановая

С. Оксибутановая

D. Оксобутановая

E. 2,3- диметилбутановая

 

Задание 5.

Назовите следующее соединение: НООС-СН₂-СООН

А. Щавелевая кислота

В. Акриловая кислота

С. Малоновая кислота

D. Янтарная кислота

Е. Фумаровая кислота

 

Задание 6.

Назовите следующее соединение: СН₂=СН-СООН

А. Щавелевая кислота

В. Акриловая кислота

С. Малоновая кислота

D. Янтарная кислота

Е. Фумаровая кислота

 

Задание 7.

К уксусной кислоте был добавлен этанол. Какой продукт реакции получился? К какому классу относится данное соединение?

А. Диэтиловый эфир, простые эфиры

В. Этилацетат, простые эфиры

С. Этилацетат, сложные эфиры

D. Уксусный ангидрид, ангидриды

Е. Диэтиловый эфир, сложные эфиры

 

Задание 8.

Уксусный ангидрид широко используется в промышленности. Каким реагентом обрабатывают уксусную кислоту, чтобы его получить?

А. Р₂О₅

В. НСl

С. Н₃РО₄

D. РСl₅

Е. NН₃

 

Задание 9.

Студенту дали задание получить в лаборатории бутановую кислоту. Какие реактивы ему нужно использовать?

А. Бутанон + Ag₂О/NН₃

В. Бутанол + Ag₂О/NН₃

С. Бутаналь + Ag₂О/NН₃

D. Бутан + Ag₂О/NН₃

Е. Бутен + Ag₂О/NН₃

 

Задание 10.

Осуществите цепочку превращений и назовите вещества А, В, С:

 

 

Эталоны ответов: 1 – А, 2 – C, 3 – C, 4 – B, 5 – C, 6 – B, 7 – C, 8 – A, 9 – C.

 

Приложение 4.

Приложение 5.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Липиды являются широкой группой природных жирорастворимых соединений выполняющих ряд важнейших биологических функций.

В животном организме липиды выполняют энергетическую функцию (резервные топливные молекулы), защитную и терморегуляторную функции, структурную (компоненты клеточной мембраны) и регуляторную (жирорастворимые витамины и гормоны) функции.

Вследствие многообразия химического строения и функций при классификации липидов используется не их химическое строение, а способность вступать в реакцию щелочного гидролиза (омыления) с образованием водорастворимых продуктов (мыла).

В соответствии с этим признаком липиды делятся на омыляемые и неомыляемые.

К омыляемым липидам относятся простые липиды: жиры, масла и воски; сложные липилы: фосфолипиды, гликолипиды, сфинголипиды.

К неомыляемым относятся терпеноиды (липиды растительных клеток), стероиды (липиды животных клеток) и простагландины, проявляющие высокую регуляторную активность.

Понимание строения, физических и химических свойств различных классов липилов обеспечивают понимание биохимических аспектов липидного обмена и его нарушений, процессов переваривания жиров, функций низкомолекулярных биорегуляторов: витаминов и гормонов.

Представления о дифильной структуре сложных липидов, позволяет трактовать их участие в построении клеточной мембраны и обеспечении ее избирательной проницаемости и реологических характеристик.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь классифицировать липиды по их способности вступать в реакцию омыления, по их природе, определять их основные структурные компоненты для объяснения особенностей их химического поведения.

 

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ.

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать понятия высшая жирная карбоновая кислота, насыщенные и ненасыщенные, заменимые и незаменимые жирные кислоты.

2. Интерпретировать химические поведение жиров и масел с точки зрения природы сложноэфирной связи.

3. Интерпретировать механизм реакции гидролиза с точки зрения особенностей строения омыляемых липидов.

4. Интерпретировать биологическую роль сложных липидов в построении клеточных мембран и нервной ткани.

5. Трактовать зависимость биологической активности стероидов от их химического строения и природы функциональных групп.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Классификация и биологическая роль липидов.

2. Основные структурные компоненты омыляемых липидов: высшие жирные карбоновые кислоты (ВЖК) (Приложение 6), глицерин, гетерофункциональные соединения: этаноламин (коламин), серин, холин, сфингозин.

3. Строение и свойства простых липидов: реакции гидролиза, омыления, гидрирования. Жиры и масла.

4. Сложные липиды: классификация, строение, свойства и биологическая роль фосфолипидов, гликолипидов и сфинголипидов (Приложение 7). Реакции гидролиза.

5. Неомыляемые липиды. Строение и биологическая роли стероидов. Холестерин. Желчные кислоты, стероидные гормоны (Приложение 8).

6. Строение и биологическая роль терпеноидов. Витамин А. b-Каротин.

 

Основная литература.

1. Губський Ю.І. Біоорганічна хімія: Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2004. – С.251-282

 

РЕШЕНИЕ ОБУЧАЮЩИХ ЗАДАЧ

Задача 1.

Напишите уравнение реакции гидролиза пальмитоилолеоилстеарина, назовите продукты реакции.

Эталон решения:

Пальмитоилолеоилстеароилглицерин является триглицеридом, содержащим остатки пальмитиновой, олеиновой и стеариновой кислот. Данное соединение содержит три сложноэфирные связи, присоединяет три молекулы воды, образуя свои структурные компоненты: глицерин и три ВЖК: пальмитиновую, олеиновую и стеариновую кислоты.

Гидролиз пальмитоилолеоилстеароилглицерина протекает по уравнению:

 

Задача 2.

Напишите уравнение реакции гидрирования 2-олеоил-дилинолеоилглицерина, назовите продукт реакции.

Эталон решения:

2-Олеоил-дилинолеоилглицерин является триглицеридом, содержащим остатки ненасыщенных олеиновой и линолиевой кислот, и может быть классифицирован как масло. Гидрирование – процесс, в результате которого двойные связи в ненасыщенных высших карбоновых кислотах насыщаются (происходит присоединение водорода), остатки ненасыщенных кислот превращаются в насыщенные, содержащие такое же количество атомов углерода.

Гидролиз 2-олеоил-дилинолеоилглицерина протекает по уравнению:

Остатки олеиновой и линолевых кислот превращаются в остатки стеариновой кислоты, а масло превращается в жир, содержащий остатки насыщенных ВЖК – тристеароилглицерин.

Задача 3.

Напишите структурную формулу сложного липида фосфатидилхолина, содержащего остатки пальмитиновой и линолиевой кислот.

Эталон решения:

Фосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты, основными структурными компонентами которой являются глицерин, ВЖК и фосфорная кислота.

В фосфатидной кислоте первая он группа глицеринового фрагмента ацилирована насыщенной жирной кислотой (к данной задаче – пальмитиновой), вторая ОН- группа ацилирована ненасыщенной ВЖК (в данной задаче – олеиновой), третья ОН группа – ацилирована фосфорной кислотой. Структурная формула форфатидной кислоты может быть представлена как:

 

Остаток фосфорной кислоты в молекуле фосфатидной кислоты ацилирует аминоспирт, образуя основные группы фосфолипидов. В данной задаче в качестве аминоспирта выступает холин, образуя сложный липид – фостатидилхолин:

Задача 4.

Напишите уравнение реакции ацилирования холестерина пальмитиновой кислотой.

Эталон решения:

В организме человека холестерин является важнейшим представителем стероидов и присутствует как в индивидуальном виде, так и в виде эфиров с ВЖК.

С точки зрения химической структуры холестерин является типичным стероидом, особенностью которого является наличие ОН группы в положении 3. Таким образом, холестерин проявляет функции спирта, реагируя с кислотами с образованием сложных эфиров.

Уравнение реакции ацилирования холестерина пальмитиновой кислотой может быть представлено уравнением:

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

Задание 1.

Назовите следующее соединение С₁₇Н₂₉СООН

А. Пальмитиновая кислота

В. Стеариновая кислота

С. Олеиновая кислота

D. Линолевая кислота

Е. Линоленовая кислота

 

Задание 2.

Дайте определение. Простые липиды это –

А. Простые эфиры глицерина и высших жирных кислот

В. Простые эфиры гликоля и высших жирных кислот

С. Сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот

D. Сложные эфиры гликоля и высших жирных кислот

Е. Сложные эфиры глицерина и фосфорной кислоты

Задание 3.

Каким реагентом обрабатывают жиры в промышленности для получения мыл?

А. Н₂О

В. НСl

С. Н₃РО₄

D. NаОН

Е. NН₃

Задание 4.

Какие соединения при щелочном гидролизе трипальмитоилглицерина:

А. Глицерин и пальмитиновую кислоту

В. Глицерин и пальмитат натрия

С. Глицерин и NаОН

D. Пальмитиновую кислоту и NаОН

Е. Глицерин и стеарат натрия

 

Задание 5.

Какую функцию выполняют фосфолипиды в организме человека?

А. Энергетическую

В. Теплорегуляторную

С. Необходимы для синтеза витамина D₃

D. Структурную

Е. Необходимы для синтеза гормонов

Задание 6.

Укажите структурные компоненты фосфатидилэтаноламина:

А. Глицерин, ВЖК,этаноламин

В. Глицерин, ВЖК, Н₃РО_4,

С. Сфингозин, ВЖК, Н₃РО₄

D. Глицерин, ВЖК, этаноламин, Н₃РО₄

Е. Сфингозин, ВЖК, глюкоза

Задание 7.

Какие незаменимые кислоты принимают активное участие в формировании клеточных мембран, соединительной ткани, липопротеидов?

А. Линолевая, линоленовая

В. Стеариновая, линолевая

С. Пальмитиновая, стеариновая

D. Олеиновая, пальмитиновая

Е. Пальмитиновая, линоленовая

Задание 8.

Какие липиды преимущественно входят в состав клеточных мембран?

А. Церамиды

В. Фосфолипиды

С. Триглицериды

D. Воски

Е. Терпеноиды

Задание 9.

Выбрать вещества, относящиеся к сложным липидам:

A. Кефалин, холестерин, витамин A

B. Тристеарин, холевая кислота, воск

C. Сфингомиелин, лецитин, галактоцереброзид

D. Фосфатидилсерин, лецитин, триолеин

E. Тристеарин, холевая кислота, арахидоновая кислота

Задание 10.

Напишите уравнение реакции гидролиза липида диолеоил-2-стеароилглицерина, назовите продукты реакции.

Задание 11.

Напишите формулу фосфатидилэтоноламина, содержащего остатки стеариновой и линоленовой кислоты. Укажите гидрофобную и гидрофильную части молекулы

 

Задание 12.

Напишите структурную формулу холестерина, укажите его биологические функции.

 

Эталоны ответов:

1 – Е, 2 – С, 3 – D, 4 – B, 5 – D, 6 – D, 7 – A, 8 – B, 9 – C.

Приложение6.

Приложение 7. Сложные липиды.

Фосфолипиды.

Глицерофосфолипиды (глицерофосфатиды) - содержат остаток многоатомного спирта глицерина, ВЖК, остаток фосфорной кислоты и аминоспирт. По природе аминоспирта делятся на три группы:

1. Фосфатидилэтаноламины (коламин-кефалины):
	Содержат остаток этаноламина, ВЖК в составе фосфатидилэтианоламина могут быть одинаковыми или разными, но занимают обычно 1 и 2-е положения. Фосфатидилэтаноламины составляют 25% всех фосфолипидов клеточной мембраны. В человеческом организме входят в состав фосфолипидов клеточных мембран, белого вещества головного мозга, клетиок нервной ткани; в спинном мозге их содержание достигает 45% от общей массы фосфолипидов.
2. Фосфатидилхолины (лецитины):
	Группа фосфолипидов, содержащих аминоспирт холин. В первом положении в лецитине обычно находится насыщенная ВЖК, во втором – ненасыщенная – олеиновая, линолевая или леноленовая. Лецитины – основные компоненты клеточной мембраны.
3. Фосфатидилсерины (серин-кефалины):
	Фосфолипиды, преимущественно расположенные на внутренней стороне клеточной мембраны. В качестве гетерофункциональной группы выступает аминокислота серин. Как и в большинстве фосфолипидов, насыщенная ВЖК занимает первое положение в глицериновом остатке, ненасыщенная ВЖК – второе положение. Фофатидилсерины в организме человека обычно содержат стеариновую (насыщенная) и арахидоновую (ненасыщенная) кислоты.

Сфинголипиды. В значительных количествах присутствуют в клетках нервной системы человека и животных, участвуют в формировании мембранных структур аксонов, синапсов.

1. Церамиды:
	Простейшие сфинголипиды, представляющие собой комбинацию многоатомного спирта сфингозина и ВЖК. Являются одним из основных компонентов клеточной мембраны.
2. Сфингомиелины
	Компоненты миелиновых оболочек аксонов нервных клеток. Сфингомиелин представляет собой комбинацию церамид + фосфорилхолин и, следовательно, может быть классифицирован как сфингофосфолипид. В организме человека сфингомиелины представляют 85% всех сфинголипидов, их содержание среди липидов клеточной мембраны достигает 10-20%.

Гликосфинголипиды. Подкласс гликолипидов, содержащих фрагмент сфингозина и углеводный компонент.

1. Цереброзиды

Галактоцереброзид Глюкоцереброзид

Группа гликосфинголипидов, содержащих остаток моносахарида, связанного с молекулой церамида. По природе углеводного остатка различают глюко- и галактоцереброзиды (содержащие остатки глюкозы и галактозы, соответственно). Галактоцереброзиды присутствуют в клетках нервной ткани, являются основным гликосфинголипидом тканей мозга, составляя 2% от сухой массы серого вещества и 12% от массы белого вещества; основные компоненты олигодендроцитов. Глюкоцереброзиды в небольших количествах найдены в клетках различных органов и тканей, в эритроцитах, нервных клетках, особенно в нейронах. Глюкоцереброзиды являются единственным гликолипидом найденным в клетках животных, растений и грибов, являются основным гликосфинголипидом растительной клетки. Галактоцереброзиды в растительных клетках не обнаружены.

Приложение 8.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Одним из наиболее распространенных классов органических соединений являются гетерофункциональные соединения, которые содержат в своей структуре различные функциональные группы. Важными представителями являются окси- и оксокислоты. Данные соединения принимают участие в метаболических процессах организма: пировиноградная, щавелевоуксусная, лимонная и яблочная кислоты – участники цикла Кребса; молочная кислота – продукт расщепления глюкозы, а так же она накапливается в мышцах при интенсивной работе вследствие недостатка кислорода, что вызывает восстановление пировиноградной кислоты под действием кофермента НАДН; β-гидроксимаслянная кислота – накапливается в организме больных сахарным диабетом и является предшественником ацетоуксусной кислоты и т.д. Гидрокси- и оксокислоты содержаться в плодах и ягодах (лимонная кислота – цитрусовые, виноград, крыжовник), кисломолочных продуктах (молочная кислота) и продуктах кисломолочного брожения (пировиноградная кислота). Производные гидрокси- и оксокислот являются основой для создания лекарственных препаратов. Например, γ-гидроксимаслянная кислота обладает слабовыраженным наркотическим эффектом, а ее соли используются как снотворные и анестезиологические средства; салициловая кислота проявляет антиревматическое, жаропонижающее и противогрибковое действие, её производное – ацетилсалициловая кислота (аспирин) является анальгетиком и противовоспалительным средством. Преобразование гетерофункциональных соединений в организме, участие в обменных и окислительно-восстановительных процессах обусловлено строением и химическими свойствами данных соединений. Таким образом, умение интерпретировать структуру гидрокси- и оксокислот, прогнозировать их химические свойства и качественно определять наличие данных соединений в различн