Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, изучает связь между строением орг. в-в и их биол. ф-циями, используя в осн. методы орг. и физ. химии, а также физики и математики. Объекты изучения биоорганической химии - биологически важные прир. и синтетич. соединения, гл. обр. биополимеры, а также витамины, гормоны, антибиотики, прир. феромоны и сигнальные в-ва, биологически активные в-ва растит. происхождения, внутриклеточные регуляторы, а также синтетич. регуляторы биол. процессов - лек. препараты, пестициды и др. К осн. задачам биоорганической химии относятся:

1. Разработка методов выделения и очистки прир. соединений; характерная особенность биоорганической химии - использование при этом специфич. биол. ф-ций изучаемого в-ва для контроля стадий очистки (напр., контроль чистоты антибиотика ведется по его антимикробной активности, гормона - по его влиянию на определенный физиол. процесс и т.д.).

2. Определение строения и конфигурации изучаемого соед., для чего используют разл. методы, в первую очередь химические: гидролиз, окислит. расщепление, расщепление по специфич. фрагментам (напр., по остаткам метионина при установлении строения пептидно - белковых в-в, расщепление по 1,2-диольным группировкам углеводсодержащих в-в). Широко используются также физ. и физ.-хим. методы -ЯМР, масс-спектрометрия, ЭПР, рентгеноструктурный анализ, мёссбауэровская спектроскопия и др. На основе глубокого изучения механизма широко используемых при изучении строения р-ций и влияния условий на их течение созданы и находят широкое применение автоматич. устройства, обеспечивающие быстрое решение стандартных задач, особенно в аналит. химии пептидно-белковых в-в (анализаторы для определения количеств. аминокислотного состава, секвенаторы для выяснения последовательности аминокислотных остатков и др. - см. Белки). Важное значение при изучении строения сложных биополимеров имеет использование ферментов, особенно специфично расщепляющих изучаемое в-во по строго определенным связям. Такие ферменты имеют очень большое значение в изучении пептидно-белковых в-в (трипсин, протеиназы, расщепляющие связи по остаткам глутаминовой к-ты, пролина и др. аминокислотным остаткам), нуклеиновых к-т и полинуклеотидов (нуклеазы, рестриктазы), углеводсодержащих полимеров (гликозидазы, в т. ч. специфические - галактозидазы, глюкуронидазы и т.д.).

Для повышения эффективности применения хим. и физ.-хим. методов изучения структуры анализу подвергают не только прир. в-ва, но и их производные, содержащие характерные, специально вводимые группировки и меченые атомы, напр. путем выращивания продуцента на среде, содержащей меченые аминокислоты или др. радиоактивные предшественники, в состав к-рых входят тритий, радиоактивный углерод или фосфор. Достоверность данных, получаемых при изучении сложных белков, значительно повышается, если это изучение проводят в комплексе с исследованием строения соответствующих генов.

3. Разработка методов синтеза как самих прир. биологически важных в-в, так и ряда их аналогов. Для относительно просто построенных низкомол. соед. встречный синтез до сих пор является важным критерием правильности установленной структуры. Для биополимеров сравнение прир. в-ва с синтезированным образцом обычно не может служить надежным критерием правильности ранее определенной структуры. Однако, как и в случае низкомол. соед., синтез биополимеров и их аналогов необходим для решения след. важной задачи биоорганической химии - изучения зависимости биол. св-в от строения изучаемого в-ва.

4. Изучение зависимости биол. действия от строения. Этот аспект биоорганической химии приобретает все большее практич. значение. Весьма эффективные методы хим. и химико-энзиматич. синтеза сложных биополимеров (в-в белково-пептидной природы, сложных полинуклеотидов, включая активно функционирующие гены) наряду со все более совершенствующейся техникой синтеза относительно более простых биорегуляторов, а также методы избират. расщепления биополимеров позволяют все глубже понимать зависимость биол. действия от строения в-ва. Расширяющееся использование высокоэффективных ЭВМ дает возможность объективно сопоставлять многочисленные данные разных исследователей и находить общие закономерности. Найденные частные, а тем более общие закономерности, в свою очередь, стимулируют и облегчают синтез новых аналогов, что в ряде случаев (напр., при изучении пептидов, влияющих на деятельность мозга) позволяет находить практически важные синтетич. соед., превосходящие иногда по нек-рым св-вам прир. в-ва.

5. Выяснение химизма взаимодействия биологически активного в-ва с живой клеткой или с ее компонентами. Решение этой задачи открывает возможности создания оптимально активных соед. определенного типа действия. Первые успехи в этом направлении уже достигнуты. В частности, выяснен механизм действия соед., способных связывать и переносить в клетке ионы металлов (напр., калия), т. наз. ионофоров. К таким в-вам относятся валиномицин и его аналоги.

Биоорганическая химия сформировалась как самостоятельная область во 2-й пол. 20 в. на стыке биохимии и орг. химии, на основе традиционной химии прир. соединений. Ее развитие связано с именами Л. Прлинга (открытие1056-1.jpgспирали как одного из главных элеменов пространств. структуры полипептидной цепи в белках), А. Тодда (выяснение хим. строения нуклеотидов и первый синтез динуклеотида), Ф. Сенгера (разработка метода определения аминокислотной последовательности в белках и расшифровка с его помощью структуры инсулина), Дю Винь.о (хим. синтез биологически активного гормона окситоцина), Д. Бартона и В. Прелога (конформационный анализ), Р. Вудворда (полный хим. синтез мн. сложных прир. соединений, в т.ч. резерпина, хлорофилла, витамина В12) и др. крупных ученых.

В нашей стране в становлении биоорганической химии огромную роль сыграли работы Н.Д. Зелинского, А. Н. Белозерского, И. Н. Назарова, Н.А. Преображенского и др. Инициатором исследований по биоорганической химии в СССР в нач. 60-х гг. явился М. М. Шемякин. Им, в частности, были начаты работы но изучению циклич. депсипептидов, к-рые впоследствии получили широкое развитие в связи с их ф-цией как ионофоров.

В конце 60-х - начале 70-х гг. при синтезе в-в сложной структуры начали применять в кач-ве катализаторов ферменты (т. наз. комбинированный химико-энзиматич. синтез). Этот подход был использован Г. Кораной для первого синтеза гена. Использование ферментов позволило осуществить строго избирательное превращение ряда прир. соед. и получить с высоким выходом новые биологически активные производные пептидов, олигосахаридов и нуклеиновых к-т.

Наиб. интенсивно в 70-х гг. развивались: синтез олигонуклеотидов и генов; исследования клеточных мембран и полисахаридов; анализ первичной и пространств. структур белков. В кач-ве примера можно указать на успешное изучение структуры важных ферментов (трансаминаза,1056-2.jpgгалактозидаза, ДНК-зависимая РНК-полимераза), защитных белков (1056-3.jpgглобулины, интерфероны), мембранных белков (аденозинтрифосфатазы, бактериородопсин). Большое значение приобрели работы по изучению строения и механизма действия пептидов - регуляторов нервной деятельности (т. наз. нейропептиды).

Биоорганическая химия тесно связана с практич. задачами медицины и с.х-ва (получение витаминов, гормонов, антибиотиков и других лек. ср-в, стимуляторов роста растений и регуляторов поведения животных и насекомых), хим., пищ. и микробиол. пром-сти. В результате сочетания методов биоорганической химии и генетической инженерии стало возможным практич. решение проблемы получения сложных биологически важных в-в белково-пептидной природы, включая такие высокомолекулярные, как инсулин человека, интерферон, гормон роста человека.


===
Исп. литература для статьи «БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»: Шемякин М.М., "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева", 1971, т. 16, №2, с. 122-44; Овчинников Ю.А., вкн.: Октябрь и наука. [1917-1977], М., 1977, с. 393-416; Дюга Г., Пенни К., Биоорганическая химия, пер. с англ.. М.. 1983. Ю.А.Овчинников.

Страница «БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн