Монокарбоновыми кислотами являются:

а) уксусная, муравьиная, масляная;

б) щавелевая, малоновая, янтарная;

в) уксусная, масляная, щавелевая;

г) щавелевая, янтарная, муравьиная;

д) муравьиная, масляная, малоновая.

Непредельными кислотами являются:

а) бутановая, кротоновая, малеиновая;

б) акриловая, бутановая, янтарная;

в) акриловая, кротоновая, фумаровая;

г) щавелевая, янтарная, муравьиная;

д) муравьиная, масляная, малоновая.

Выберите макроэргическое соединение in vivo:

а) уксусная кислота     б) муравьиная кислота

в) янтарная кислота     г) ацетил-КоА

д) фумаровая кислота

Дикарбоновыми кислотами являются:

а) уксусная, муравьиная, масляная;

б) щавелевая, малоновая, янтарная;

в) уксусная, масляная, щавелевая;

г) щавелевая, янтарная, муравьиная;

д) муравьиная, масляная, малоновая.

5. При гидрировании (восстановлении) непредельной кислоты в биохимической реакции получили янтарную кислоту. Какая кислота участвовала в реакции:

а) фумаровая                б) малеиновая  в) яблочная

г) щавелевоуксусная   д) лимонная

Выберите дикарбоновую ненасыщенную кислоту, которая является важнейшим клеточным метаболитом:

а) уксусная      б) янтарная     в) малеиновая

г) глутаровая  д) фумаровая

7. Выберите дикарбоновую насыщенную кислоту, которая является метаболитом цикла Кребса, лекарственным препаратом:

а) уксусная      б) янтарная     в) малеиновая

г) глутаровая  д) фумаровая

8. Сравните кислотные свойства карбоновых кислот:

1) муравьиная      2) масляная         3) уксусная

а) 1 > 2 > 3                   б) 1 > 3 > 2       в.) 2 > 3 > 1      

г) 2 > 1 > 3                   д) 3 > 2 > 1     

9. Сравните кислотные свойства карбоновых кислот:

1) янтарная      2) малоновая               3) щавелевая

а) 1 > 2 > 3                   б) 1 > 3 > 2       в) 2 > 3 > 1      

г) 2 > 1> 3                    д) 3 > 2 > 1     

10. Сравните кислотные свойства карбоновых кислот:

1) масляная      2) щавелевая                3) янтарная

а) 1 > 2 > 3                   б) 1 > 3 > 2       в) 2 > 3 > 1      

г) 2 > 1 > 3                   д) 3 > 2 > 1     

Ответы к теме IV

1а;  2в;  3г;  4б;  5а;  6д;  7б;  8б;  9д;  10в.

ТЕМА V. ГИДРОКСИ- И ОКСОКИСЛОТЫ

 

Среди биологически активных соединений большую роль играют различные карбоновые кислоты и их производные. К важнейшим производным карбоновых кислот относятся оксикислоты, имеющие одну или несколько гидроксильных групп (-OH), оксокислоты, содержащие кетогруппу (>C=O). Такие кислоты являются важнейшими клеточными метаболитами, образующимися из углеводов и белков, идущими в организме на образование своих углеводов и окисление для получения энергии. Ряд гидрокси- и оксокислот являются метаболитами цикла трикарбоновых кислот (ЦТК, цикла Кребса) – центрального метаболического пути клетки.

 

По теме занятия студент должен:

знать:

-  систематические и тривиальные названия, структурные формулы гидрокси- и оксокислот (см. приложение к теме VII), наиболее важных для понимания метаболических процессов в организме, возможности их реакционной способности и направления химических реакций;

-  важнейшие химические реакции гидрокси- и оксокислот in vitro (поведение при нагревании) и in vivo (участие в химических реакциях цикла Кребса);

-  виды изомерии, характерные для гидрокси- (оптическая) и оксокислот (кето-енольная таутомерия);

уметь:

-  составлять пары: название – формула и формула – название для гидрокси- и оксокислот;

-  сравнивать кислотные свойства гидрокси- и оксокислот;

-  составлять уравнения реакций важнейших реакций кислот in vivo (формулами);

-  записывать стереоизомеры гидроксикислот (энантиомеры в виде проекций Фишера) и таутомерные формы оксокислот;

Владеть:

-  навыками проведения и знаниями применения качественных реакций определения гидрокси- и оксокислот (молочной и пировиноградной, β-гидроксимасляной и ацетоуксусной) в биологических жидкостях человека;

-  знаниями биологического значения гидрокси- и оксокислот и их использования в медицине.

 

Вопросы для подготовки

1. Гидроксикарбоновые кислоты: моно-, ди-, трикарбоновые, физические свойства, биологическое значение. Сравнение кислотных свойств с карбоновыми кислотами.

 а. моногидроксикарбоновые: гидроксиуксусная (гликолевая), 2-гидроксипропановая (D- и L- молочная, лактат), 3-гидрокси-бутановая (β-гидроксимасляная), γ-гидроксимасляная;

б. моногидроксидикарбоновые: 2-гидроксибутандиовая (D и L- яблочная, малат);

в. моногидрокситрикарбоновые: лимонная, изолимонная.

Химические свойства: реакции дегидратации, окисления, образования эфиров.

2. Оксокарбоновые кислоты: а. монооксомонокарбоновые: оксоэтановая (глиоксалевая), оксопропановая (пировиноградная), 3-оксобутановая (β-оксомасляная, ацетоуксусная);

б. монооксодикарбоновые кислоты (кислоты цикла Кребса): 2-оксобутандиовая (щавелевоуксусная, оксалоацетат), α -кетоглу-таровая.

3. Химические свойства: реакции нуклеофильного присоединения к карбонильной группе, восстановления, декарбоксилирования, кето-енольная таутомерия.

4. Качественные реакции обнаружения молочной и пировиноградной кислот.

5. Биологическое значение гидрокси- и оксокарбоновых кислот. Состав «кетоновых тел».

 

Задачи и упражнения

1. Сравните кислотные свойства карбоновых кислот и объясните различия:

- янтарная и яблочная;                 - уксусная и гликолевая;

- молочная и пропановая; - молочная и пировиноградная.

2. Сравните кислотные свойства карбоновых кислот:

а) 1) уксусная, 2) пировиноградная,   3) молочная;

б) 1) яблочная,     2) янтарная,         3) щавелевоуксусная;

в) 1) молочная, 2) β-гидроксимасляная,    3) пропановая;

г) 1) яблочная, 2) щавелевоуксусная,   3) бутановая.

3. Напишите уравнения особых химических реакций гидроксикислот:

  3.1. реакция элиминирования (внутримолекулярная дегидратация)

а) 3-гидроксибутановая ↔ кротоновая + НОН

б) яблочная ↔ фумаровая + НОН

3.2. реакции окисления, образование кетокислот  

а) молочная + НАД⁺ ↔ пировиноградная + НАДН + Н⁺

б) яблочная + НАД⁺ ↔ щавелевоуксусная + НАДН + Н⁺

в) изолимонная +НАД⁺ ↔ α -кетоглутаровая + НАДН + Н⁺

4. Запишите уравнения особых химических реакций оксокислот:

-  стереоспецифическая реакция восстановления in vivo, образование D- или L- гидроксикарбоновых кислот.

4.1. реакции восстановления, образования гидроксикислот:

а) пировиноградная + НАДН + Н⁺ ↔ молочная + НАД⁺       

б) щавелевоуксусная + НАДН + Н⁺ ↔ яблочная + НАД⁺    

4.2. реакция декарбоксилирования α- и β – оксокислот

а) пировиноградная         → уксусный альдегид + СО₂ 

б) ацетоуксусная → ацетон + СО₂

4.3. Реакция окисления пировиноградной кислоты in vivo с образованием ацетил КоА

ПВК + НАД⁺ + коэнзим А → ацетил-КоА + НАДН + Н⁺ + СО₂

4.4 Кето-енольная таутомерия оксокислот: пировиноградной, ацетоуксусной, щавелевоуксусной. Строение и биологическая роль фосфорного эфира пировиноградной кислоты – макроэргического соединения.

5. Составьте уравнения реакций, соответствующих превращениям in vivo, которые изучаются в курсе биохимии:

а) молочная кислота ↔ пировиноградная → уксусный альдегид;

б) янтарная кислота ↔фумаровая ↔ яблочная ↔ щавелевоуксусная;

в) щавелевоуксусная ↔яблочная ↔фумаровая ↔ янтарная;

г) бут-2-еновая кислота (кротоновая) ↔β-гидроксимасляная ↔ацетоуксусная → ацетон;

д) лимонная → цис -аконитовая → изолимонная.

6. Запишите уравнения химических реакций:

1) термическое разложение пировиноградной кислоты;

2) гидратация фумаровой кислоты и образование L- и D–яблочных кислот;

3) термическое разложение 3-оксобутановой кислоты.

7. Запишите качественные реакции:

1. обнаружение фенола в растворе (применение соли хлорида железа (III));

2. обнаружение молочной кислоты (с участием фенолята        железа).

8. Запишите структурные формулы кислот в последовательности реакций цикла Кребса. Назовите все полученные соединения в соответствии с номенклатурой ИЮПАК:

щавелевоуксусная кислота + ацетил-КоА (1) → лимонная кислота (2) → изолимонная кислота (3) → α-кетоглутаровая кислота (4) → янтарная кислота (5) → фумаровая кислота (6) → яблочная кислота (7) → щавелевоуксусная кислота (8).

 

Тесты

1. В состав «кетоновых тел» входят соединения:

1. уксусная кислота     2. ацетон

3. яблочная кислота         4. 2-гидроксипропановая

5. β-гидроксимасляная 6. β-оксомасляная

а) 1, 2, 3    б) 2, 3, 4   в) 4,5, 6      

г) 2, 5, 6  д) 2, 3, 6