Главная --> Справочник терминов


Биологических процессов Сначала мы рассмотрим классификацию, номенклатуру и структуру моносахаридов, используя в качестве примера, главным образом, важнейший в биологических процессах моносахарид - глюкозу. Далее познакомимся с дисахаридами и более сложными углеводами.

Такая «дисмутация» в особенности характерна для ароматических альдегидов и часто протекает настолько гладко, что может быть использована для препаративного получения некоторых ароматических спиртов и кислот. Из альдегидов жирного ряда такое превращение претерпевают, например, формальдегид и ацетальдегид. Возможно, что эта реакция играет значительную роль при некоторых биологических процессах (например, при спиртовом брожении, стр. 119). Одновременное образование спирта и. карбоновой кислоты из альдегидов открыто Канниццаро и поэтому носит название реакции Канниццаро [в применении к алифатическим альдегидам ее обычно называют реакцией Тищенко].

Таким образом, расщепление жиров плесневыми грибками представляет собой один из прекрасных примеров, характеризующих значение р-окисления в биологических процессах.

Холин СН2ОНСН2М(СН3)зОН. Холин, представляющий собой полностью метилированный коламин, имеет большое значение в биологии. Он является важнейшей составной частью лецитинов (стр. 271) и очень распространен как в органах человека и животных, так и в растениях. В биологических процессах холин является метилирующим агентом; сам он получает 'метальные группы, например от метионииа (стр. 353, 356).

Эта реакция, так называемая реакция Канниццаро, свойственна не только ароматическим альдегидам. Альдегиды жирного ряда также могут диспропорционироваться, причем такие реакции происходят даже при биологических процессах, но обычно они протекают в иных условиях (ср. стр. 207 и ел.).

При частичном гидролизе нуклеиновых кислот образуются нуклео-тиды. Одним из важнейших нуклеотидов, участвующих в биологических процессах, является аденозинмонофосфат:

Сначала мы рассмотрим классификацию, номенклатуру и структуру моносахаридов, используя в качестве примера, главным образом, важнейший в биологических процессах моносахарид - глюкозу. Далее познакомимся с дисахаридами и более сложными углеводами.

Ароматические альдегиды обладают в основном теми же свойствами, что и жирные альдегиды, однако для них характерны и некоторые довольно специфические реакции: окисление кислородом воздуха, реакция Канниццаро (действие концентрированного раствора щелочи), бензоиновая конденсация. Две последние реакции проходят и с альдегидами жирного ряда, но не имеющими атомов водорода при а-угле-родном атоме. Реакция Канниццаро, иначе называемая реакцией дисму-тации, играет важную роль в биологических процессах.

спирт и кислоту называется реакцией Канниццаро по имени исследователя, открывшего эту реакцию (1853). Реакция Канниццаро, по всей вероятности, играет значительную роль при многих биологических процессах и протекает в природе при участии энзимов.

Обычно в эту реакцию, названную по имепи ее первооткрывателя реакцией -Каншщцаро, вступают альдегиды ароматического и гетероциклического рядов, хотяь известны и исключения из этого правила. Подобные окислительно-восстановительные :$ реакции играют значительную роль и биологических процессах, происходящих в клет- v; нпя под влиянием ферментов. В лаборатории реакция Канниццаро используется для * получения кислот, а также спиртов, причем выходы каждого компонента обылно со--" ставляют 50%. *-

посвящено выяснению некоторых более тонких деталей, особенно касающихся переноса протона при образовании и распаде тетраэдриче-скнх интермедиатов. Эти исследования были предприняты в частности из-за фундаментального значения гидролитических реакций в биологических процессах. Гидролитические реакции в биологических системах катализируются ферментами. Подробное исследование механизмов гидролиза сложных эфиров было выполнено частично для того, чтобы создать основу для понимания механизмов каталитического действия гидролитических ферментов. Многие из этих исследований и их связь с биологическими механизмами подробно обсуждаются в книгах некоторых ведущих ученых в этой области [17].

Водород входит в состав кислот и щелочей. Количество (концентрация) ионов водорода Н+ определяет кислотность среды и оказывает огромное влияние на ход многих химических и биологических процессов.

зоиновой конденсации, принципиально отличаются от альдегидов жирного ряда. Однако при более внимательном рассмотрении можно заметить, что причина различного отношения к щелочам у ароматических и жирных альдегидов состоит не в свойствах самой альдегидной группы, а в наличии активного атома водорода в а-положении у альдегидов жирного ряда. Мы видели, что при действии едких щелочей на формальдегид (не имеющий а-водорода) он превращается в муравьиную кислоту и метанол; подобное же превращение уксусного альдегида в кислоту и спирт совершается в условиях реакции брожения (стр. 336). В ряде других биологических процессов из указанного альдегида образуется ацетоин СН3СОСН(ОН)СН3.

В некоторых случаях сточные воды, содержащие фенол, могут поступать на городские очистные станции вместе с бытовыми сточными водами [10]. При этом сточные воды должны иметь температуру не выше 30—35 °С, рН = 6,0—9,0 и содержать не более 100 мг/л фенолов или форполимеров на их основе. Кроме того, состав сточных вод не должен влиять на протекание биологических процессов и на работу самой станции.

Некоторые виды микроорганизмов способны существовать в воде, содержащей до 1000 мг/л фенола, вызывая расщепление ароматических соединений [15]. Наибольшую активность они проявляют при 25 — 35 °С. Кроме того, для них необходимы достаточные количества питательных веществ (N, Р) и кислорода, рН среды в интервале 7,5 — 8,5 и отсутствие ионов тяжелых металлов (<<5 мг/л). Для обеспечения микроорганизмов питательными веществами целесообразно промышленные сточные воды подвергать очистке вместе с бытовыми сточными водами. В качестве питательного вещества часто применяют фосфат аммония. Эффективность биомассы со временем повышается до предельного значения в результате «отбора» тех биологических процессов, в которых участвуют наиболее стойкие и активные в данной среде виды мик-

СТЕРЕОХИМИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Б качестве метки можно эффективно использовать также и тритий. Он вводится только в небольшую часть реагирующих молекул, подлежащих исследованию. Вследствие его радиоактивности можно обнаружить с помощью счетчиков очень низкие концентрации трития. Множество великолепных примеров использования трития можно найти в исследованиях деталей биологических процессов. Например, когда 4-три-тиофенилаланип вводили животным, ожидалось, что тритий должен выводиться в окружающую среду в ходе реакции замещения, которая • приводит к образованию 4-гидроксифенилаланина. Однако, когда был исследован образующийся 4-гидроксифенилаланин, оказалось, что он обладает таким уровнем радиоактивности, который указывает на сохранение большей части трития в молекуле:

действие каталитической и реагирующей групп. Эти исследования оказываются важными для понимания биологических процессов, так как известно, что ферменты действуют как чрезвычайно эффективные катализаторы, причиной чего по крайней мере частично является взаимодействие -«активного центра» с различными основными, нуклеофиль-

Аденозинтрифосфат. Сложное соединение, встречающееся в клетках живого организма, которое наряду с выполнением прочих функций переносит фосфатные группы («фосфорилирование»). Сокращенное название — АТФ. В живых системах экзергониче-ский гидролиз АТФ нередко сопряжен со второй эндергонической реакцией. Энергия, которая освобождается при гидролизе АТФ, «запускает» эндергонический процесс. Вот почему АТФ относят к «макроэргическим» соединениям, которые запасают химическую энергию, необходимую для протекания многих биологических процессов.

ОБРАЗОВАНИЕ ИМИНОВ. В гл. 17 мы уже рассказали вам о реакциях альдегидов и кетонов с аммиаком, приводящих к образованию иминов. Первичные и вторичные амины взаимодействуют с карбонильными соединениями, давая карбиноламины, которые подвергаются дегидратации до иминов (оснований Шиффа). Шиффовы основания играют важную'роль в ряде биологических процессов, например в цикле Кребса (разд. 20.9) и в реакциях переаминирования (гл. 17).

Из табл. 24-3 становится ясно, почему аденозинтрифосфат (АТФ) играет столь важную роль в снабжении биологических процессов «энергией». Соединения с высокими отрицательными значениями AG подвергаются полному гидролизу в условиях равновесия, в то время как соединения с низкими отрицательными величинами AG гидролизуются лишь частично. Иными словами, соединение с высоким отрицательным значением AG легко теряет фосфатную группу. Так как АТФ характеризуется промежуточной величиной AG, он может без труда отщеплять фосфат-ион с образованием аденозиндифосфата (АДФ), который столь же легко способен присоединять фосфатную группу, давая опять АТФ.

Обратимые молекулярные перегруппировки представляют большой интерес вследствие их фундаментальной значимости для изучения многих химических и биологических процессов, находящих применение в современных технологиях. В частности, фотохромные органические молекулы, являющиеся предметом интенсивных исследований в последнее время, могут быть использованы в таких областях, как оптические системы регистрации и отображения информации, сенсоры, опто- и сптобиоэлектроника, транспортные системы, аккумуляция солнечной энергии, катализ. Многообразие возможных применений органических фотохромных соединений предъявляет широкое разнообразие требований к их характеристикам. В связи с этим направленный синтез, основанный на результатах фундаментальных исследований, связанных с выявлением общих закономерностей, обуславливающих связь между молекулярной структурой и спектрально-кинетическими свойствами фотохромного соединения, приобретает большое значение.




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

-
Яндекс.Метрика