Биологически важные гетероциклы

Гетероциклические соединения – это циклические соединения, в кольцо которых кроме атомов

Нумерация в гетероциклах

1. устойчивы 5- и 6- членные циклы 2.

Классификация
гетероциклических соединений

1. По природе гетероатома

Тиофен

Фуран

Пиррол

2. По размеру цикла

Пиридин

Пиррол

Пиррол

Пирролин

Пирролидин

3. По степени насыщенности цикла

4.По числу гетероатомов и их взаимному расположению

Имидазол

Пиразол

Пиррол

1

2

1

3

5. С одинаковыми или разными гетероатомами

Имидазол

Тиазол

N

Оксазол

6. По числу циклов

Индол

Классификация
гетероциклов

Ядро
пиримидина

Ядро
имидазола

Пурин

Имидазол

Пиримидин

7. По кислотно-основным свойствам

Кислотные основные амфотерные

Биологически важные азотсодержащие ароматические гетероциклические соединения

Пиррол

Характеристика:

1. Пятичленный 2. 3. 4. . . .

+ 2К

К

+ Н2

2

2

Биологическая роль пиррола:

Является основой макроциклических порфириновых комплексов:

Биологическая роль пиррола

Пиррол

Гем

СН

СН

СН

СН

СН

СН

СН

СН

СН

СН

СН

СН

пиррол

Анион порфирина

2-

Fe2+ - гем (гемоглобин) Zn2+ - пероксидаза
Mg2+ - хлорофилл Fe2+Fe 3+ -

Гемоглобин и его производные

N

N

N

N

Fe

2+

Гемоглобин и его производные

N

N

N

N

Fe

2+

Глобин

Н

Гемоглобин и его производные

Пиридин

Характеристика: 1. 2. . . .

+ НСl

Сl

Н

+

Хлорид пиридиния

Никотиновая
кислота

Никотинамид

Биологическая роль пиридина-
входит в состав:

витамина РР - никотиновой кислоты и никотинамида

2.

Имидазол

Характеристика: 1. 2. . . .

Имидазол

+ HCl

+ K

- H2

Пиридиновый (основные свойства)

Пиррольный
(кислотнные св-ва)

Биологически важные производные имидазола
-аминокислота гистидин
-биогенный амин гистамин

Пиримидин

Характеристика: 1. 2. . . .

Урацил

Цитозин

Тимин

Важнейшие природные производные пиримидина – нуклеиновые основания

C C

H

O:

H

C C

NH

H

C C

H

OH

C C

H

NH2

кето-енольная

амино-иминная

Таутомерия гетероциклических соединений
( ПРОТОТРОПНАЯ )

лактим-лактамная

лактим

лактам

Урацил

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ядро
пиримидина

Ядро
имидазола

Пурин

Характеристика: 1. 2. . . .

Аденин

Гуанин

Пурин входит в состав пуриновых оснований НК

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты

1868. Ф.Мишер выделил НК
Нуклеиновые кислоты (ДНК

Биологическая роль НК содержатся в каждой клетке

ДНК- в ядре

1. Углеводом - пентозой
2. Азотсодержащим гетероциклом

О

N-основание

НО-Р-ОСН2
ОН

О

пентоза

нуклеотид

нуклеозид

Состав нуклеотидов

рибонуклеотиды
РНК

дезоксирибонуклеотиды
ДНК

Рибоза углевод Дезоксирибоза
(ß-Д-рибофураноза) 2-дезокси- ß-Д- рибо
фураноза)
Пуриновые азотистые Пуриновые
А,

О

Азотистое основание

пентоза

+

Образование нуклеозидов

ß-Д-рибофураноза

ß-Д-рибофураноза

+

-Н2О

Аденозин, А

N-гликозидная связь

В пентозе атомы углерода нумеруются со штрихом: 1'

-Н2О

1'

Аденозин, А

N-гликозид ная связь

ß-Д-рибофураноза

+

-Н2О

Тимидин
dT

-Н2О

Номенклатура нуклеозидов

Пуриновые

Пиримидиновые

Название гетероцикла
+ озин
Аденозин (А)
Дезоксигуанозин (dG)

Название гетероцикла
+ идин
Уридин (U)
Дезоксицитидин

Образование нуклеотидов

Н3РО4

Нуклеозид

+

О
НО-Р-ОН +
ОН

-Н2О

5

Аденозин – 5/-фосфат (рА)
(как фосфат нуклеозида)

5,

О
НО-Р-ОН +
ОН

1. Аденозин – 5/-фосфат (рА)
(как фосфат)

2. 5,

АДЕНОЗИН -3 – ФОСФАТ (Ар)

3/-адениловая кислота (Ар)

ОН
НО-Р=О
ОН

Аденозин -3 ,5 –циклофосфат (сА)

Образование
динуклеотидов и полинуклеотидов

A

C

Фрагмент первичной
структуры ДНК

О
НО-Р
ОН

Р

Р

Р

Р

УВ

УВ

УВ

УВ

U

C

G

A

Первичная структура НК

Номенклатура сокращения

ДНК
d(Ap – Cp – Gp – Tp)
d(A – C –

Вторичная структура ДНК
Двойная спираль (Уотсон, Крик, 1953)

Принцип комплементарности

NH

O C

NH

N

А Т
Г Ц

5/→

Правило Чаргаффа
Количество пуриновых оснований соответствует
числу пиримидиновых
2. Количество А = Т,

Цепь2

Цепь1

Аденин

Тимин

Цепь1

Цепь2

Цепь

Гуанин

Цитозин

Нуклеозидполифосфаты

моно (АМФ – аденозин-5/-фосфат, аденозинмонофосфат)
ди- (АДФ – аденозин-5/-дифосфат)
три- (АТФ- аденозин-5/-трифосфат)

Нуклеозидполифосфаты

АТФ

АТФ + Н2О Н3РО4 + АДФ Δ Н = - 33