Термины, связанные с цементом. Биологическая активность

Главная --> Справочник терминов

Биологическая активность Согласно термокаталитической гипотезе в классическом виде, как ее предложил В.А. Соколов (1948, 1966 гг.), УВГ и нефть, образуются при деструкции органического вещества (ОВ) в условиях высоких температур и давлений. Только в начальной стадии литогенеза, которая выделяется В.А. Соколовым как биохимическая зона (рис. 1), УВГ генерируются в результате биохимических процессов. Мощность этой зоны 50 м. Ниже - в переходной зоне значительных количеств углеводородов (УВ) не образуется. Еще ниже располагается термокаталитическая зона -зона генерации нефти, под которой залегает газовая зона.

В переходной зоне (от 1000 до 1700м) преобразование органического вещества происходит вследствие как биохимических процессов (затухают) , так и термокаталитических (начальная стадия). В этой зоне генерируются метан (6'3 С среднее - 6,0) и небольшое количество гомологов метана. С углеводородами этой зоны связано формирование крупнейших газовых залежей (например, газовые залежи на севере Тюменской области). В термокаталитической зоне (глубже 1500- 1700м) преобразование органического вещества происходит в результате термокаталитических процессов; генерируются метан, гомологи метана и нефть. Углерод метана-этой зоны наиболее обогащен тяжелым изотопом (б13 С от —3,0 до —5,7). На глубинах более 4000 — 5000 м может происходить некоторое облегчение углерода метана, что, вероятно, обусловлено изотопно-кинетическим эффектом при разложении тяжелых углеводородов в условиях повышенных температур" (B.C. Лебедев, 1974 г.). Эта схема подразделения осадочной толщи на три зоны (биохимическую - диагенез, переходную и термокаталитическую — катагенез) на первый взгляд, представляется превосходно обоснованной как глубинами залегания УВ, так и изотопным составом углерода СН4 и составом УВ. В действительности она оказывается несостоятельной по целому ряду причин. Во-первых, в очень молодых осадках встречаются УВ, содержащие большое количество ТУ (табл. 3). Во-вторых, изотопные составы углерода УВГ и СО2 нередко значительно варьируют (рис. 6,7). В-третьих, до значительных глубин наблю-

5) выяснение механизма важнейших биохимических процессов и их реализация в искусственных условиях;

Значение этих соединений для медицины побудило многочисленные группы исследователей в высших школах и заводских лабораториях к выполнению частичных и полных синтезов, протекающих через очень большое число промежуточных стадий. В настоящее время большинство этих синтезов не имеет практического значения для получения указанных веществ, так как последние легче могут быть получены при помощи биохимических процессов.

При помощи таких биохимических процессов в настоящее время получают кортизон и гидрокортизон в промышленном масштабе, причем в качестве исходного вещества применяют, например, легко доступный прогестерон. Из последнего можно получить гидрокортизон чисто биохимическим путем, в результате трех последовательных микробиологических гидроксилирований в положениях 113, 17х и 21. Однако при этом получаются довольно низкие выходы, и поэтому целесообразнее вводить биохимическим путем только гидроксил в положение 11, а гид-роксильные группы в положениях 17я и 21 создавать химическими методами, что и удается сравнительно легко. Удобным методом полу-

В свою очередь гомогенный катализ можно разделить по типу применяемого катализатора на кислотно-основной (в присутствии кислот и оснований), окислительно-восстановительный (в присутствии ионов металлов переменной валентности), координационный или металлокомплексный (промежуточные продукты — комплексные соединения) и гомогенный газофазный (например, окисление диоксида серы кислородом в присутствии следов оксидов азота). К гомогенно-каталитическим процессам относят и ферментативный катализ биохимических процессов, происходящих в живых организмах под влиянием сложных белковых катализаторов — ферментов (энзимов).

Изучение переходного состояния имеет важнейшее значение не только для органической химии. Все биохимические процессы фермент — субстратного взаимодействия также протекают через активированный комплекс. Специфичность биохимических процессов обусловлена не тем, что субстрат и фермент строго соответствуют друг другу как ключ и замок, такое соответствие приводило бы лишь к комплексообразованию с минимумом энергии для системы. Как показал Кошланд, подобное соответствие является индуцированным, оно возникает в момент взаимодействия фермента и субстрата и сопровождается деформациями молекул. Так, гидролиз гликозидной связи лизоцимом сопровождается изменением конформации пиранозы в полукресло: только такая конформация соответствует стереохимии реакционного центра фермента.

Изучение биохимических процессов показало, что большую роль в них играют так называемые «активные» молекулы. Термин этот не вполне точен. Фактически речь идет о молекулах, которые легко и обратимо присоединяются к какому-либо субстрату и при помощи его могут быть перенесены на другую молекулярную систему. Так, «активный» ацетальдегид в присутствии соответствующего акцептора, содержащего карбонильную группу, легко конденсируется с образованием ацилоинов, например ацетолактата из пировиноградной кислоты. «Активация» ацетальдегида

Пока подобные выводы основаны лишь на косвенных фактах. Не исключено, что господство ионных реакций в живых системах связано со свойством воды, как определяющего фактора среды для биохимических процессов, диссоциировать в .естественных условиях на ионы гетеролитичес-ким путем.

Основным исходным материалом для химических превращений в клетке являются углеводы, которые образуются при фотосинтезе (при реакции, протекающей в зеленых растениях в присутствии хлорофилла) из СО2 и воды. Эти вещества подвергаются химическим превращениям как в самих растениях, так и в организмах травоядных и плотоядных животных, куда они поступают в виде пищи. Эти биохимические явления называются метаболическими процессами. Метаболические процессы приводят к появлению необходимых для организма соединений и снабжают организм энергией. Протекание этих процессов часто исследуется с помощью меченых соединений, т. е. соединений, содержащих радиоактивные изотопы 3Н, 14С, 32Р, 35S и др. Наличие изотопов легко обнаруживается по испускаемому излучению. Исследуя химические превращения меченых соединений в организме, можно делать выводы о протекании определенных биохимических процессов.

В результате биохимических процессов организм часто вырабатывает очень богатые энергией продукты, а такая реакция термодинамически очень невыгодна. Для того чтобы ее можно

11. Chemical-Biological Activities Index (указатель биологически активных соединений). Содержит ссылки на рефераты статей, в которых рассматривается биологическая активность химических соединений, их лекарственное действие и метаболизм.

сложных молекул, как, например, макромолекул белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот и других соединений, поскольку их биологическая активность связана непосредственно с определенными конформациями. Стабилизация таких конформации осуществляется посредством водородных связей, взаимного притяжения групп с противоположными электрическими зарядами и сближения углеводородных остатков на макромолеку-лярной цепи.

синтеза алкеновых производных по схеме сборки из трех простых предшественников, проводимой в одной колбе [15с, 16а]. Помимо общности этого метода, его примечательной особенностью является исключительно высокая степень стереоселективности превращения: наблюдается практически полное (<ис-присоединение аддендов по исходной тройной связи. Так, для феромона 104, полученного по показанной схеме, стсрсоизомерная чистота составила 99,9%! Особое значение это имеет для синтеза феромонов, поскольку известно, что биологическая активность этих регуляторов очень сильно зависит от их стереохимической чистоты, и во многих случаях было обнаружено, что наличие даже ничтожного количества примеси альтернативного стереоизомера (< 0,5%) резко снижает активность полученного препарата.

Функционально-ориентированный дизайн решает задачу синтеза соединений, которые должны обладать набором четко определенных, заранее заданных свойств. Здесь конечная цель состоит в оптимизации структуры целевого соединения с тем, чтобы добиться максимальной эффективности в выполнении им требуемой функции. Это могут быть такие важные физические свойства, как электропроводность {создание органических металлов) или способность образовывать жидкие кристаллы; химические свойства, как, например, каталитическая активность, подобная активности биологических катализаторов (ферментов), или просто определенная реакционная способность, отвечающая тем или иным нуждам синтеза; биологическая активность, в конечном счете направленная на лечение определенных болезней или на борьбу с насекомыми-вредителями. Здесь снова можно сказать, что все это — наиболее обычные задачи, с которыми органическая химия имела дело уже в течение столетия, задолго до появления термина «молекулярный дизайн». Однако традиционный поиск полезных соединений ранее шел в основном методом проб и ошибок, а потому поглощал огромное количество труда и времени на синтез тысяч аналогов, необходимых для нахождения одного из них, отвечающего поставленной задаче. В настоящее время ясно обнаруживается тенденция двигаться в этой области гораздо более экономными путями. Достаточно часто еще в начале подобных проектов теперь применяют разнообразные методы молекулярного моделирования, позволяющее с разумной вероятностью установить тот набор структурных параметров, наличие которых должно обеспечить целевому соединению способность выполнять заданную функцию. Результаты первоначальных экспериментов используют далее для корректировки ис-

Подробное исследование механизма действия Этих ингибиторов позволило предположить, что их биологическая активность связана прежде всего с наличием остатка р-гидроксилактона, очевидно из-за структурного сходства этого фрагмента с естественным субстратом фермента 279. Это предположение было положено в основу дизайна ряда более доступных синтетических аналогов природных ингибиторов. Некоторые из них, например 282, показали очень

-синтонсв 207,210, 350 Биогенез 307 Биологическая активность 368,

Чистое кристаллическое вещество с противоцинготным действием было наконец выделено в 1932 г. Кингом1. Вскоре установили, что оно идентично гексуроновой кислоте СбН806, полученной четырьмя годами раньше из фруктов и овощей (Сент-Дьердьи). Вещество это получило название аскорбиновой кислоты, после того как была показана его чрезвычайно важная биологическая активность.

Поражающее действие фенола на кожные покровы человека уменьшается при введении в его молекулу липофильных групп (метильных, высших алкильных или хлора). Нейтральные молекулы обладают большим поражающим действием, чем соответствующие ионы. Биологическая активность фенолов обусловлена их способностью разрушать структуру бактериальной клетки. Считают, что разрушительное действие фенола на цитоплазматические мембраны и стенки клетки проявляется в образовании довольно крупных пор для обеспечения диффузии цитохрома наружу [2]. Крезолы по своему поражающему действию сходны с фенолом, но вызывают менее тяжкие поражения (см. табл. 5.1). Хлорфе-нолы в производстве полимеров не применяются.

11. Chemical-Biological Activities Index (указатель биологически активных соединений). Содержит ссылки на рефераты статей, в которых рассматриваются биологическая активность химических соединений, их лекарственное действие и метаболизм.

синтеза алкеновых производных по схеме сборки из трех простых предшественников, проводимой в одной колбе [15с, 16а]. Помимо общности этого метода, его примечательной особенностью является исключительно высокая степень стереоселективности превращения: наблюдается практически полное цис-присоединение аддендов по исходной тройной связи. Так, для феромона 104, полученного по показанной схеме, стсреоизомерная чистота составила 99,9%! Особое значение это имеет для синтеза феромонов, поскольку известно, что биологическая активность этих регуляторов очень сильно зависит от их стере охими ческой чистоты, и во многих случаях было обнаружено, что наличие даже ничтожного количества примеси альтернативного стереоизомера {< 0,5%) резко снижает активность полученного препарата.

Функционально-ориентированный дизайн решает задачу синтеза соединений, которые должны обладать набором четко определенных, заранее заданных свойств. Здесь конечная цель состоит в оптимизации структуры целевого соединения с тем, чтобы добиться максимальной эффективности в выполнении им требуемой функции. Это могут быть такие важные физические свойства, как электропроводность (создание органических металлов) или способность образовывать жидкие кристаллы; химические свойства, как, например, каталитическая активность, подобная активности биологических катализаторов (ферментов), или просто определенная реакционная способность, отвечающая тем или иным нуждам синтеза; биологическая активность, в конечном счете направленная на лечение определенных болезней или на борьбу с насекомыми-вредителями. Здесь снова можно сказать, что все это — наиболее обычные задачи, с которыми органическая химия имела дело уже в течение столетия, задолго до появления термина «молекулярный дизайн». Однако традиционный поиск полезных соединений ранее шел в основном методом проб и ошибок, а потому поглощал огромное количество труда и времени на синтез тысяч аналогов, необходимых для нахождения одного из них, отвечающего поставленной задаче. В настоящее время ясно обнаруживается тенденция двигаться в этой области гораздо более экономными путями. Достаточно часто еще в начале подобных проектов теперь применяют разнообразные методы молекулярного моделирования, позволяющее с разумной вероятностью установить тот набор структурных параметров, наличие которых должно обеспечить целевому соединению способность выполнять заданную функцию. Результаты первоначальных экспериментов используют далее для корректировки ис-

Бромистого изобутила Броуновским движением Бутадиена получается Бензоиновой конденсации Бензольных производных Бензолсуль фокислоты Бесцветные игольчатые Баллонные установки Бесцветных пластинок