и гетерофункциональные соединения

РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Вариативный курс
«Химия биомолекул и наносистем»
для студентов лечебного, педиатрического
и стоматологического факультетов
и студентов-лечебников
медико-биологического факультета
Подготовлено соответствии с ФГОС-3
в рамках реализации
Программы развития РНИМУ
Общая редакция — зав. кафедрой химии,
проф. В.В. Негребецкий
1
Часть 1. Биорганическая химия
проф. Ю.И. Бауков, проф. И.Ю. Белавин,
проф. В.В. Негребецкий
Тема В-02
1. Биологически важные поли- и гетерофункциональные соединения.
2. Особенности химического поведения поли- и
гетерофункциональных соединений
Общая редакция — зав. кафедрой химии,
проф. В.В. Негребецкий
2
1. Биологически важные поли- и гетерофункциональные соединения
● Классификация
● Полифункциональные соединения
o Соединения с несколькими гидроксильными группами
─ многоатомные спирты и фенолы
o Соединения с несколькими аминогруппами
● Гетерофункциональные соединения
o Аминоспирты и аминофенолы
o Аминокислоты
o Гидроксикислоты
o
o
Ненасыщенные карбоновые кислоты
Гидроксикарбонильные соединения
o
Аминосульфокислоты
o
Угольная кислота и ее производные
3
Низкомолекулярные биорегуляторы
гормоны
нейромедиаторы
витамины
коферменты
Метаболиты
соединения, образующиеся
в результате распада сложных
веществ
соединения, возникающие
в процессах биосинтеза
Ксенобиотики
лекарственные
вещества, загрязняющие
препараты
окружающую среду
Яды, наркотики
4
Биологически наиболее важные функциональные группы
SH
NH2
ОН
аминогруппа
гидроксильная группа
C
C C
двойная связь
O
C
OH
карбоксильная
группа
тиогруппа
O
карбонильная группа
O
O
S OH
P
O
OH
сульфогруппа
OH
фосфатная группа
5
Полифункциональные соединения
Полифункциональные соединения – соединения, в молекулах
которых присутствуют две или более одинаковые
функциональные группы.
Соединения с несколькими гидроксильными группами
─ многоатомные спирты и фенолы
CH2
CH2
CH2
CH
CH2
OH
OH
OH
OH
OH
этиленгликоль
(зтандиол-1,2)
глицерин
(пропантриол-1,2,3)
o Токсичная высококипящая жидкость; o Нетоксичная вязкая жидкость
из-за спиртового запаха может быть
сладкого вкуса; входит в состав
причиной тяжелых интоксикаций
многих омыляемых липидов;
используется в технике для приготовприменяется как компонент
ления антифризов – жидкостей с
мазей для смягчения кожи.
низкой температурой замерзания.
6
Двухатомные фенолы
OH
HO
OH
HO
OH
OH
пирокатехин
резорцин
гидрохинон
o
Пирокатехин (о-дигидроксибензол, катехол) – структурный фрагмент
многих БАВ, в частности, катехоламинов.
o
Резорцин (м-дигидроксибензол) – обладает антисептическим
действием, применяется в мазях, примочках при экземе.
o
Гидрохинон (п-дигидроксибензол) – структурный фрагмент ряда
соединений; в организме восстановительная способность замещенного гидрохинонового фрагмента делает его участником процесса
транспорта электронов от окисляемого субстрата к кислороду.
7
Соединения с несколькими аминогруппами
CH2
CH2
NH2
NH2
этилендиамин
o Токсичен, раздражает кожу и слизистые, поражает печень.
Гниение белков
СН2 СН2 СН2 СН2 СН2
NH2
NH2
кадаверин
(пентаметилендиамин)
СН2 СН2 СН2 СН2
NH2
NH2
путресцин
(тетраметилениамин)
8
Гетерофункциональные соединения
Гетерофункциональные соединения — соединения, в молекулах которых имеются различные функциональные группы.
Аминоспирты
+
HO CH2 CH2 NH2 + 3 CH3 S
+
HO CH2 CH2 N CH3
R'
коламин
(2-аминоэтанол)
холин
SAM
компонент липидов
клеточных мембран
O
CH3
R
O
CH3 C SСoA
CH3
компонент липидов
клеточных мембран
CH3
CH3C O CH2 CH2 N
+
CH3
CH3
+ Н2О
- СН3СООН
холинэстераза
ацетилхолин – нейромедиатор
9
CH3
O
O2N
P
(CH3)2CHO
O
S
P
F
CH3CH2O
OC2H5
Ингибиторы
ацетилхолинэстеразы
тиофос
(инсектицид)
зарин
("нервный яд")
Фрагмент коламина
(C6H5)2CH—OCH2CH2N(CH3)2
Антигистаминный препарат
димедрол
CH3
H
СН СН N
ОН
эфедрин
CH3
o Эфедрин – стимулятор ЦНС,
применялся при бронхиальной астме
и других аллергических заболеваниях.
В настоящее время запрещен
к применению – отнесен к группе
наркотиков.
10
Аминофенолы
O
O
NH2
NH
NH CCH3
in vivo
5 часов
OH
OC2H5
OH
п-аминофенол
фенацетин
CCH 3
время
полувыведения
2 часа
парацетамол
анальгетическое и жаропонижающее действие
НО
НО
H
СН СН2 N
ОН
адреналин
НО
НО
CH3
H
СН СН2 N
ОН
H
норадреналин
Гормон (“гормон страха”),
Гормон, нейромедиатор. Повышает
нейромедиатор.
тонус периферических сосудов,
Стимулирует работу сердца, повышает повышает артериальное давление.
артериальное давление
11
Аминокислоты
O
O
H2N CH2 C
глицин
CH3 CH C
OH
NH2
аланин
OH
O
CH2 CH2 C
NH2
OH
β-аланин
o
Глицин – входит в состав белков, является регулятором обмена
веществ, нормализует и активирует процессы защитного торможения
в ЦНС, повышает умственную работоспособность.
o
Аланин – входит в состав белков, источник энергии, регулирует
уровень глюкозы в крови входит в состав комплексных
противодиабетических препаратов.
o
β -Аланин – входит в структуру кофермента А и ряда биологически
активных пептидов. Принимает участие в детоксикации аммиака
при больших физических нагрузках,.
12
O
СН2 CH2 CH2 C
OH
NH2
γ-аминомасляная кислота
ГАМК
Медиатор торможения ЦНС.
Оказывает благоприятное влияние
на обучение и память при их
нарушении в результате
дегенеративных поражений
головного мозга, при гипоксии,
травме головного мозга, инсульте
и т.д., а также при отставании
умственного развития у детей.
O
CH2 CH2 СН2 CH2 CH2 C
OH
NH2
ε -аминокапроновая кислота
Антигеморрагичекое средство.
Оказывает специфическое
кровеостанавливающее
действие при кровотечениях..
13
O
C
пара-аминобензойная кислота (ПАБК)
OH
Необходима для синтеза фолиевой кислоты – ростового
фактора микроорганизмов.
NH 2
O
C
OC 2H5
анестезин
(местный анестетик, плохо растворим в воде)
NH2
O
C
С2Н5
OCH2CH2N
NH2
. HCl
С2Н5
Местный анестетик,
хорошо растворим в воде.
новокаин
14
Гидроксикислоты
O
C
НО
OH
O
O
НО
C
C
ONa
HO
OCa2+
NH2
NH2
пара-аминосалициловая кислота
ПАСК
Противотурберкулезный препарат.
Обладает бактериостатической
активностью в отношении
микобактерий туберкулеза.
Конкурирует с ПАБК и подавляет
синтез фолиевой кислоты в
микобактериях.
NH CC6H 5
O
2
БЕПАСК
Препарат
пролонгированного
действия. За счет
медленного гидролиза
создается постоянная
концентрация ПАСК в
пораженных органах
15
Аминотиолы
HS CH2CH2 NH2
2-аминоэтантиол
(цистамин)
o
HSСoA
кофермент А
Цистамин – радиопротектор. Повышает устойчивость организма к
воздействию ионизирующей радиации. Действие основано на
способности уменьшать количество радикалов, ионизированных
и возбужденных молекул, образующихся в тканях при облучении.
16
Гидроксикарбонильные соединения
─ гидроксиальдегиды и гидроксикетоны
О
СН2 С
ОН
Н
Промежуточный продукт
окисления этиленгликоля в
организме, токсичен
гликолевый альдегид
О
СН2 СН С
ОН
ОН
Н
глицериновый альдегид
СН2 С
ОН
СН2
О ОН
дигидроксиацетон
Важные метаболиты – продукты распада глюкозы при гликолизе,
исходные соединения при биосинтезе моносахаридов
17
Гидроксикислоты
О
СН3 СН С
ОН
ОН
молочная кислота
(соли – лактаты)
o
o
О
О
СН3 СН СН2 С
ОН
ОН
β-гидроксимасляная
кислота
СН2 СН2 СН2 С
ОН
ОН
γ -гидроксимасляная
кислота (ГОМК)
Молочная кислота – образуется при анаэробном (без потребления
кислорода) распаде глюкозы, что особенно важно при повышенных
мышечных нагрузках.
β -Гидроксимасляная кислота – промежуточный продукт
расщепления жирных кислот – одно из соединений, относимых к
“кетонным телам”, большое содержание которых в моче является
одним из признаков сахарного диабета.
o
γ -Гидроксимасляная кислота – в виде натриевой соли применяется
для наркоза. Потенцирует действие других средств,
применяемых для наркоза.
18
Многоосновные гидроксикислоты
О
О
О
ОН
О
С СН2 СН С
ОН
НО
ОН
С СН2 С СН2 С
ОН
НО
СООН
яблочная кислота
(соли – малаты)
лимонная кислота
(соли – цитраты)
Участники цикла Кребса, в котором происходит окисление
уксусной кислоты до СО2 и Н2О,
широко применяются в пищевой промышленности
как подкислители и консерванты.
19
Ароматические гидроксикислоты
О
С ОН
ОН
О
С ОСН3
ОН
О
С ОН
О ССН3
О
салициловая кислота
метилсалицилат
ацетилсалициловая кислота
(аспирин)
o
Салициловая кислота – обладает антисептическим, местнораздражающим и ранозаживляющим действием. Способствует очищению
раны от гноя.
o
Метилсалицилат – характеризуется анальгезирующим и противовоспалительным действием. Улучшает процессы микроциркуляции,
уменьшает отек воспаленных тканей.
o
Ацетилсалициловая кислота – анальгезирующее, жаропонижающее,
противовоспалительное, антиагрегационное действие.
20
Ненасыщенные карбоновые кислоты
O
O
CH2 CH C
СН3 CH CH C
OH
акриловая
кислота
раздражает
слизистую
оболочку глаз
Н
CООН
C
OH
кротоновая кислота
(транс-изомер)
промежуточный
продукт биосинтеза
и окисления жирных
кислот в организме
НООС
C
Н
фумаровая
кислота
Участник цикла Кребса.
Ускоритель консервирования и приправа.
Обладает бактерицидными
и антисептическими
свойствами.
21
О
O
C C
Н
OH
Альдегидо- и кетонокислоты
O
O
СН3 C CH2 C
CH3 C C
OH
OH
О
О
глиоксиловая
кислота
пировиноградная кислота
(соли – пируваты)
ацетоуксусная кислота
(соли – ацетоацетаты)
Промежуточный
продукт
биологического
окисления
этиленгликоля.
Очень токсична.
Пировиноградная
кислота ─ «точка
пересечения» ряда
метаболических путей,
Промежуточный продукт
обмена жирных кислот
и аминокислот.
Ее содержание в крови и
моче увеличивается при
голоданииах и тяжелых
формах сахарного
диабета.
22
Многоосновные кетонокислоты
О
НО
O
С CH2 C C
О
О
O
С
OH
щавелевоуксусная кислота
(соли – оксалоацетаты)
НО
С CH CH2 C
OH
О СООН
щавелевоянтарная кислота
(соли – оксалосукцинаты)
o Обе кислоты – участники цикла Кребса,
щавелевоянтарная кислота, кроме того, является связующим звеном
между метаболизмом углеводов и аминокислот.
23
Двухосновные карбоновые кислоты
О
О
O
C C
НО
OH
НО
щавелевая кислота
(соли – оксалаты)
Продукт обмена
веществ, выделяется с
мочой в виде оксалата
кальция.
При нарушениях
минерального обмена
оксалаты образуют
камни в почках и
мочевом пузыре
O
С CH2
О
C
OH
малоновая
кислота
Важный
промежуточный
продукт в
биосинтезе
жирных кислот.
НО
O
С CH2 CН2 C
янтарная кислота
(соли – сукцинаты)
Участник цикла Кребса,
мощный антиоксидант,
снимает болевые ощущения
в натруженных мышцах.
О
НО
OH
O
С CH2 CН2 СН2
C
OH
глутаровая кислота
Промежуточное соединение
метаболизма
аминокислоты лизина.
24
Аминосульфокислоты
[O]
H2N CH2CH2 SH
O
H2N CH2CH2 S OH
O
таурин
o Таурин участвует в синтезе ряда аминокислот и энергетическом
обмене в мышечных тканях, входит в состав желчных кислот,
способствующих эмульгированию жиров в кишечнике.
Необходим для поддержания нормального уровня холестерина в
крови; предотвращает выведение калия из сердечной мышцы.
25
Ароматические аминосульфокислоты
SO3H
SO 2NH2
NH2
NH2
парааминобензолсульфокислота
(сульфаниловая
кислота)
сульфаниламид
стрептоцид
SO2NHR
NH2
общая формула
сульфаниламидных
препаратов
Противомикробное
бактериостатическое средство.
При нанесении на кожу
способствует быстрому
заживлению ран.
o Механизм противомикробного действия сульфаниламидов связан
с тем, что, проникая в микробную клетку, благодаря сходству с парааминобензойной кислотой, они вытесняют ее из реакции синтеза
фолиевой кислоты, что приводит к задержке роста и размножения
микроорганизмов.
26
Структурное сходство сульфониламидов и ПАБК
H
H
H
H
N
N
0.67 нм
0.69 нм
C
HO
S
O
O
0.23 нм
O
NHR
Сульфаниламиды – антиметаболиты
по отношению к ПАБК,
участвующей в биосинтезе ПАБК
в микроорганизмах
0.24 нм
SO2NHCNH2
Применяется
при инфекциях
мочевых путей
O
NH2
уросульфан
SO2 N CCH3
O
Лечение
инфекционных
заболеваний глаз
Na+
NH 2
сульфацил-натрий
27
Угольная кислота и ее производные
Угольная кислота H2CO3 – двухосновная, может образовывать
функциональные производные по двум гидрокси-группам.
Угольная кислота
и ее производные по одной гидроксигруппе неустойчивы
О
- H2O
С
НО
ОН
CO2
О
- NH3
С
НО
- HCl
угольная кислота
NН2
карбаминовая кислота
О
С
НО
Cl
хлороугольная кислота
28
Устойчивые производные угольной кислоты
по двум гидроксигруппам
О
O
С
Н2N
NН2
мочевина
(диамид угольной кислоты)
Конечный продукт распада
белков, образуется в печени,
выводится почками.
Диуретик.
R C NH C NH2
O
уреиды кислот
(ацилированные производные
мочевины)
Введение фрагмента мочевины
повышает проходимость препарата
через почки.
O
CH3
CH CH C NH C NH2
CH3
Br
O
бромизовал
(бромурал)
успокаивающее и умеренное
снотворное действие.
29
О
С
Н2N
ОR
уретаны
(эфиры карбаминовой кислоты)
Соединения, содержащие уретановый фрагмент, воздействуют на ЦНС.
СН2СН2СН3
Н2N С О СН2 С СН2 О С
СН3
О
О
NН2
мепробамат (мепротан)
Транквилизатор, оказывает успокаивающее действие на ЦНС,
снимает эмоциональную напряженность, тревогу.
30
NH
сильное
основание
С
Н2N
NH2
гуанидин (иминомочевина)
NH
Н2N
С
N СН2 С
ОН
СН3
креатин
Участвует
в энергетическом
обмене в мышечных
и нервных клетках.
NH
О
О
НО Р
N С
OH Н
О
N СН2 С
СН 3
ОН
креатинфосфат
Макроэргическое соединение
(∆Gгидр. = –40,3 кдж/моль).
Содержится в мышечных и нервных тканях;
его биологическая функция ─ поддержание
постоянной концентрации АТФ за счёт
обратимой реакции перефосфорилирования.
31
2. Особенности химического поведения
поли- и гетерофункциональных соединений
● Полифункциональные соединения
o Соединения с несколькими гидроксильными группами
─ многоатомные спирты и фенолы
● Гетерофункциональные соединения
o Аминоспирты и аминофенолы
o Аминокислоты
o Гидроксикислоты
o
o
Ненасыщенные карбоновые кислоты
Гидроксикарбонильные соединения
o
Аминосульфокислоты
o
Угольная кислота и ее производные
32
Особенности реакционной способности
поли- и гетерофункциональных соединений
1. Большее разнообразие
химических превращений,
связанное с наличием
нескольких функциональных групп.
2. Усиление или
ослабление некоторых
свойств, присущих
монофункциональным
соединениям.
3 SAM
NH2 CH2 CH2 OH
коламин
СН3
СН3
СН 3
СН3
СН3
СН3
3.Появление специфических химических
свойств, нехарактерных для монофункциональных соединений.
+
N CH2
CН2 ОН
холин
2 НАД+ + Н2О
+
N CH2
O
C
– 2 НАДН – 3 Н+
O
бетаин
33
Кислотно-основные свойства
Усиление кислотных свойств с накоплением кислотных групп
O
+I CH3
H
CH2
CH2
O H
+I CH3
этанол, рКа 16
H
CH2
C
O H
уксусная кислота, рКа 4.7
O
–I CH2OH
HO
CH2
CH2
O H
этиленгликоль, рКа 13
–I COOH
HO
C
O
C
O H
щавелевая кислота, рКа 2.3
34
Усиление основных свойств с накоплением основных групп
Усиление основных свойств
O
O
CH3C
<
NH2
NH
H2 N C
NH2
<
мочевина
ацетамид
H2N C
NH2
гуанидин
O
2
H
+
l
C
H
+
l
C
H
+
-
H
O
l
C
2
5
.
3
1
H
+
КB
N р
2
H
2
H 1
.
N 0
H
+
КB
N р
2
H
C+
l
C
H
+
КB
р
2 5
.
H 0
N-
H
N
2
H
N C+
H
O
Н
O
C+
3
H
C
Гуанидин — одно из наиболее сильных органических
оснований.
35
Амфотерность
– способность взаимодействовать и с кислотами и с основаниями
H2NCH2CH2CH2COOH
H3NCH2CH2CH2COO
γ -аминомасляная кислота
(ГАМК)
пара-аминобензойная
кислота
(ПАБК)
+
NH3
диполярный ион
О
NH2
О
С
С
ОН
+
NH3
+ H+
О
С
катионная форма
рН < рI
–
О
Изоэлектрическая
точка (рI, ИЭТ) –
значение рН, при
котором аминокислота
преимущественно
существует в виде
диполярного иона
+OH–
О
диполярный ион
рН = рI (ИЭТ)
ОН
-
+
NH2
С
анионная форма
рН > рI
–
О
36
Таутомерия — равновесная динамическая изомерия.
Сущность таутомерии — взаимное превращение изомеров с
переносом какой-либо подвижной группы и соответствующим
перераспределением электронной плотности.
Кетоенольная таутомерия
Этиловый эфир ацетоуксусной кислоты
(ацетоуксусный эфир)
CH3 C CH C
O H
O
OC2H5
СН
СН3
ОС2Н5
С
С
О
О
Н
кетонная форма
(90%)
енольная форма
(10%)
Стабилизирована
внутримолекулярной
водородной связью
37
Двойственная реакционная способность
О
О
СН3 С СН2
О
ОС2Н5
ОН
O
ОС2Н5
– HX
+ RC
– H2O
+ H2NR
С
СН3 С СН
С
X
О
СН3 С СН 2
N R
О
С
СН3 С СН
С
ОС2Н5
имин ацетоуксусного эфира
ОС2Н5
О C R
O
сложный эфир енола
енамин-иминная таутомерия
О
О
СН2
С
С
NH2
енамин
СН3
OH
С
С
NH
OH
имин
38
Алкилирование как химическая основа физиологического
действия некоторых противоопухолевых средств
δ+
δ+
N CH2CH2
α
β
+
+ H2NR
N
Cl
– Cl–
β-галогенамин
+
N CH2CH2 NH2R
CH2
продукт алкилирования
азиридиниевый
ион (ион иммония)
CH2CH2Cl
СH3CHCH2 N
CH2CH2Cl
Cl
CH2
CH2CH2Cl
O
HO
C CH CH2
NH2
новэмбихин
CH2CH2Cl
R—N
CH2 CH2
ДНК
R—N
CH2CH2Cl
CH2CH2
N
CH2CH2Cl
сарколизин
Сшитые
цепи
ДНК
39
Производные этиленимина
CH2
H+
N
CH2
H +
N
δ+
CH2
+ H2NR
CH2
продукт алкилирования
азиридиниевый
ион (ион иммония)
N
N
N CH2CH2 NH2R
H
P
Производные метансульфокислоты
S
N
тиофосфамид
O
CH3
δ+
δ+
O
S O CH2CH 2CH2CH2 O S CH3
O
O
миелосан
40
Реакции присоединения к α,β-ненасыщенным кислотам
δ
R CH=CH C
δ
O
H+
+ Н2O
OH
β
R CH
O
CH2 C
OH
OH
Реакция электрофильного присоединения АЕ
δ
R CH=CH C
δ
O
+
OH
NH3
β
R CH
O
CH2 C
NH 2
OH
Реакция нуклеофильного присоединения АN
41
Реакции элиминирования
β
R CH
X
δ+
CH
R CH
C
OH
H
β
O
OH
C
OH
– H2S
– NH3
β
β
NH2
O
– HX
– H2O
CH2 C
OH
R CH
β
α
R CH=CH
O
O
CH2 C
R CH
SH
O
CH2 C
OH
OH
42
Специфические реакции поли- и
гетерофункциональных соединений
Образование внутрикомплексных (хелатных) соединений
2–
2
H2C–O
CH2OH
+
CH2OH
Cu(OH)2
2 NaOH
– 4 H2O
2Na+
O–CH2
Cu
H2C–O
O–CH2
этиленгликоль
диэтиленгликолятокупрат(II) натрия
(внутрикомплексная соль
меди(II) с этиленгликолем)
синее окрашивание
Качественная реакция на диольный фрагмент
43
Примеры комплексов платины
---llll
CCCC
2222
2222
HHHH
CCCC
2222
HHHH
CCCC
HHHH
NNNN
2222
2222
HHHH
NNNN
2222
HHHH
NNNN
tttt
2222PPPP
HHHH
NNNN
2222
HHHH
CCCC
NH3
2222
HHHH
CCCC
2222
llll
CCCC
tttt
PPPP
++++
2222
HHHH
NNNN
2222
HHHH
NNNN
2222
HHHH
CCCC
2222
HHHH
CCCC
2222
Pt
Противоопухолевое
средство
Cl
NH3
Cl
бис-этилендиаминплатина
хлорид
этилендиамин
цис-диамминдихлорплатина(II)
(цисплатин)
44
Реакции циклизации
а) межмолекулярная циклизация
О
+ 2 Н 2О
2 НО СН2 СН2 ОН
О
этиленгликоль
диоксан
О
О
6 СН2 СН2
ОН ОН – 6 Н2О
О
О
О
О
О
краун-эфир
(полиэфир 18-краун-6)
К+
О
О
К+
О
О
О
Модель ионофора
45
Внутримолекулярная циклизация
γ
О
СН 2 СН 2 СН2 С
ОН
ОН
γ -гидроксимасляная
кислота
(ГОМК)
О
γ
СН2 СН2 СН2 С
ОН
NН2
γ -аминомасляная
кислота
(ГАМК)
СН2
СН2
О
С
Н2С
ОН
ОН
– Н2О
О
конформация,
в которой две
функциональные группы
сближены
N
О
лактон
– циклический
сложный эфир
О H
О
N
H
лактам
– циклический амид
лактим
Лактим-лактамная таутомерия
46
Кольчато-цепная или цикло-оксо таутомерия
О
γ
СН2 СН2 СН2 С
Н
ОН
γ -гидроксимасляный
альдегид
О
δ
СН2 СН2 СН2 СН2 С
Н
ОН
δ-гидроксивалериановый
альдегид
ОН
О
2-гидрокситетрагидрофуран
О
ОН
2-гидрокситетрагидропиран
циклические полуацетали
47
Некоторые биологически важные реакции
а) декарбоксилирование
β
O
R C CH2 C
OH
O
R
CH2
C
C
O
O
R
O
C
– CO2
Н
β-кетокислота
CH2
циклическое переходное
состояние
O
β
CH 3 C CH 2 C
OH
O
OH
R C CH3
O
енол
метилкетон
CH3 C CH3
+ CO2
O
ацетоуксусная кислота
ацетон
кетонные тела
48
O
O
O β
C CH2 C
HO
OH
CH3 C
+ CO2
OH
уксусная кислота
малоновая кислота
б) окислительное декарбоксилирование
R
α
C
O
O
+ НАД+; + Н2О
OH
– НАДН; – Н+
C
α-кетокислота
O
R
C
OH
O
R
+ СО2
карбоновая
кислота
C
H
α
O
С СН2 C C
OH
НО
O
щавелевоуксусная
кислота
(ЩУК)
О
+ НАД+; + Н2О
– НАДН; – Н+
O
О
С СН2
НО
C
OH
+ СО 2
малоновая кислота
49
Один из путей превращения глицерина в живом организме
фосфорилирование
СН2 СН СН2
ОН ОН ОН
+ АТФ
– АДФ
глицерин
+ НАД+
окисление
О
СН2 СН СН2
О
ОН ОН
НО Р О
ОН
– НАДН; -Н+
3-глицерофосфат
О
+ НАД+ + Н3РО4
СН2
СН2 СН С
О
+
Н – НАДН; – Н
О
ОН
НО Р О
НО Р О
ОН
ОН
фосфорилирование,
3-фосфат
сопряженное с
глицеринового
окислением
О
СН С
О∼ Р ОН
ОН
ОН
1,3-дифосфат
глицериновой кислоты
∆Gгидр – 49,2 кДж/моль
альдегида
50
гидролиз, сопряженный с образованием АТФ
О
изомеризация
О
СН2 СН С
Н С О Р ОН
ОН
О
ОН
ОН
НО Р О
СН2ОН
ОН
+ АДФ
– АТФ
3-фосфат глицериновой кислоты
О
С О ∼ Р ОН
СН2
2-фосфат
глицериновой кислоты
дегидратация
О
С ОН
О
С ОН
ОН
фосфоенолпируват
∆Gгидр – 61,9 кДж/моль
– Н2О
+ Н2О, + АДФ
- АТФ
гидролиз,
сопряженный
с образованием
АТФ
О
СН3 С С
О
ОН
пировиноградная
кислота
(ПВК)
51
О
ПВК
СН3 С С
О
окислительное
декарбоксилирование,
сопряженное с
+ СО2
образованием
макроэргической НАД+; HSKoA
связи
– СО2
О
СН3
ОН
карбоксилирование
О
O
C СН2 С С
С
HO
SСoA
ацетилкофермент А
∆Gгидр – 31,4 кДж/моль
О
ОН
щавелевоуксусная
кислота
(ЩУК)
в цикл Кребса
52
Цикл Кребса
альдольное присоединение
COOH
C=O
COOH
+
H—CH2C
CH2COOH
ЩУК
O
HO C—CH2 C
SCoA
CH2COOH
O
SCoA
гидролиз
ацетилкофермент А
OH
HOOCCHCH2CHCOOH
COOH
изолимонная кислота
+ Н2О
- НSCoA
дегидратация
OH
гидратация
+ Н2О
HOOCCH 2CCH2COOH
COOH
– Н2О
лимонная кислота
HOOCCH=CCH2COOH
COOH
аконитовая кислота
53
окисление
декарбоксилирование
НАД+
О
O
C С СН
HO
О
С
СН2
ОН
С ОН
О
С
С СН СН
ОН
НО
фумаровая
кислота
O
C С СН2
HO
– СО2
ФАД
дегидрирование
+ Н2О
СН2
О
С
ОН
О
НАД+
– СО2
О
щавелевоянтарная кислота
О
α-кетоглутаровая кислота
окислительное
декарбоксилирование
О
О
С СН2 СН2
С
ОН
НО
янтарная кислота
гидратация
О
О
С СН2 СН
ОН
НО
С
ОН
яблочная кислота
ФАД
окисление
О
O
C СН2 С С
HO
ОН
О
ЩУК
54