Реферат по предмету "Химия"


Гетероциклы с конденсированной системой ядер. Нуклеозиды и их производные

Содержание
 
Гетероциклыс конденсированной системой ядер
Пуриновыеоснования:
Нуклеозиды
Нуклеотиды
Нуклеиновыекислоты
СтруктураРНК:
СтруктураДНК:
Биологическаяроль ДНК и РНК
Списокиспользованной литературы

 
Гетероциклы сконденсированной системой ядер
Сюда относятсяследующие соединения:
1. Индол
СН Ядро индола состоитиз ароматического ядра, сконденсированного с пиррольным ядром.
 
/>/>            СН
/>/>/>/>   НС                С                 СН
                                                            
/>/>/>   НС               С                  СН        
              СН             NH                 
 
2. Скатол — производная индола
СН Скатол и индолсодержатся в организме животных. Образуются при гниении, при пищеварении иобладают неприятным запахом, при их окислении образуется индоксил и скатоксил:
/>/>            СН
/>/>/>/>  НС                 С                 С – СН3
 
/>/>/>   НС                С                  СН        
              СН             NH                 
/>/>            СН                                       
/>/>/>/>  НС                 С                 С – ОН             
                                                           - Индоксил 
/>/>/>   НС               С                  СН        
              СН             NH                 

/>/>            СН                                       
/>/>/>/>  НС                 С                 С – СН3            
                                                               -  Скатоксил
/>/>/>   НС               С                 С – ОН         
              СН             NH                 
Ядро индоксила входит всостав красителей типа индиго.
Пурин– состоит из конденсированных гетероциклов: пиримидина и имидазола. Пурин этослабое основание, устойчивое к действию окислителей, хорошо растворимое в воде.
Сам пуринбиологического значения не имеет, имеют окси и аминопроизводные урина, такназываемые пуриновые основания. Они входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот.
/>/>            СН
/>/>/>/>      N                С                  N
/>/>/>   НС               С                  СН        
                N             NH                 
Пуриновые основания:
1. Аденин – 6–аминопурин
2. Гуанин – 2 – амино-6- оксипурин
3. Гипоксантин – 6 –оксипурин – проводит окисление аденина
4. Ксантин – 2,6–диоксипурин – проводит окисление гуанина.
5. Мочевая кислота –2,6,8 –триоксипурин
Мочевая кислотаявляется конечным продуктом обмена пуриновых оснований в живых организмах ивыводится из организма с мочой. В почве мочевая кислота разлагается собразованием NH3.У животных и человека при нарушении обмена веществ мочевая кислотаоткладывается в суставах и возникает болезнь подагра. Пуриновые основания такжесуществуют в двух формах: енольная и кетонная, то есть обладают кето-енольнойтаутомерией.
Аденин
 
       Аденин
/>/>/>               С – NH2                                                                  C = NH
/>/>/>/>/>/>/>/>/>      N                С                N                                 HN                 C                  N
/>                                                                                                                                
/>/>/>/>/>/>  НС                С                  СН                               HC                C                  CH
               N              NH                                                        N               NH
        Енольная форма                                                      Кетоннаяформа
Гуанин
 
/>/>/>                           С– ОH                                                                  C = O
/>/>/>/>/>/>/>/>/>                N                 С                N                                HN                 C                  N
/>                                                                                                                                
/>/>/>/>/>/>     NH2 – C                 С                 СН                      NH2 – C                C                 CH
                          N             NH                                                        N               NH
        Енольнаяформа                                                      Кетонная форма
 

 
Гипоксантин
/>/>/>               С – OH                                                                   C = O
/>/>/>/>/>/>/>/>/>      N                С                N                                 HN                 C                  N
/>                                                                                                                                 
/>/>/>/>/>/>  НС                С                  СН                               HC                 C                 CH
               N              NH                                                        N               NH
        Енольнаяформа                                                    Кетонная форма
 
Ксантин
 
/>/>/>                           С– ОH                                                                  C = O
/>/>/>/>/>/>/>/>/>                N                С                 N                                 HN                 C                  N
/>                                                                                                                                
/>/>/>/>/>       HO – C               С                  СН                          O = C                C                 CH
                          N             NH                                                      NH              NH
                 Енольнаяформа                                                     Кетонная форма
 
Мочевая кислота
 
/>/>/>                           С– ОH                                                                  C = O
/>/>/>/>/>/>/>/>/>                N                С                 N                                 HN                 C                  NН
/>                                                                                                                                
/>/>/>/>/>       HO – C                С                С – ОН                     O = C                C                  C = О
                          N             NH                                                      NH              NH
                 Енольнаяформа                                                     Кетонная форма

 
Нуклеозиды
Это соединения,состоящие из пуриновых или пиримидиновых оснований (основания берутся в кетоннойформе), связанных с рибозой или дезоксирибозой ( форма β,d-фурановая). Азотистые основания связаны с гликозидным гидроксилом рибозы илидезоксирибозы через атом азота в положении 9 пуринового кольца и а положении 3пиримидинового кольца. Эти соединения в дальнейшем образуют нуклеотиды.Название нуклеозида складывается из названия соответствующего основания, сокончание «зин». Нуклеозид, в который входит аденин, называется аденозином,гуанин — гуанозином. Если нуклеозид содержит цитозин, он называется –цитидином, урацил – уридином, если тимин – тимидином. Если в нуклеозид входитдезоксирибоза, то к названию добавляется приставка «дезокси», например,дезоксиаденозин и тд. Напишем реакцию образования нуклеозида из аденина ирибозы:
/>/>/>/>              С – NH2                                                                                                                  C – NH2                             
/>/>/>/>/>/>/>/>      N                 С                N                                                                                    N                C                N
                                                     
/>/>/>/>/>/>/>   НС               С                  СН                       - НОН                                               HC                 C                 CH
/>               N              NH                                                                                                         N               N
                              +                                   
/>/>/>/>/>/>/>СН2ОН                  О                       ОН                                 CH2OH                     O                          
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> С          Н                              Н         С                                      C          H                                  H         C
/>/>/>/>/>/> Н         С                               С         Н                                    H           C                                  C          H
            ОН                            ОН                                                         OH                                 OH
             β-d-рибофураноза                                                                            аденозин

Образование нуклеозидаиз цитозина и дезоксирибозы:
/>/>/>/>                   С – NH2                                                                                                                             C– NH2 
/>/>       N                   CH                                                                                                         N                  CH
                                                                                                                                                                       
/>O =C                  CH                                          -HOH                                              O = C                   CH
/>                 N                                                                                                                                  N
                           +                                                                                                                                 
/>/>/>/>/>/>/>CH2OH              O                   OH                                           CH2OH                O                             
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>   C         H                       H       C                                                C          H                       H        C
/>/>/>/>/>/>  H         C                        C        H                                               H        C                         C         H
            OH                     H                                                                     OH                       H
                                                                                                                  дезоксицитидин
 
Нуклеотиды
Это соединениянуклеозида с фосфорной кислотой. В состав нуклеотида может входить один, два итри остатка фосфорной кислоты. Нуклеотид, содержащий рибозу, называетсярибонуклеотид, а содержащий дезоксирибозу – дезоксирибонуклеотид. Еслинуклеотид имеет один остаток фосфорной кислоты, то есть является мононуклеотидом,то такие соединения называются кислотами и называют их в зависимости от названияоснования. Если в их состав входит основание:
Аденин – адениловаякислота,
Гуанин – гуаниловаякислота,
Урацил – уридиловаякислота,
Тимин – тимидиловаякислота,
Цитозин – цитидиловаякислота.
Если в нуклеотид входитдезоксирибоза, то к этим названиям добавляется приставка «дезокси», например,дезоксиадениловая кислота, дезоксигуаниловая кислота и тд.
Нуклеотиды с двумя итремя остатками фосфорной кислоты называется тремя заглавными буквами: перваябуква – название основания, вторая буква – число остатков фосфорной кислоты,третья буква – фосфорная кислота. Например, АДФ: А- аденозин, Д – ди(два), Ф –фосфат, то есть аденозиндифосфат; АТф – А- аденозин, Т – три, Ф – фосфат, тоесть аденозинтрифосфат. Ди и три нуклеотиды являются аккумуляторами химическойэнергии в организме. В молекулах этих нуклеотидов остатки фосфорной кислоты вязанымежду собой макроэргическими связями. Обозначаются макроэргические связи так –~. При отщеплении остатка фосфорной кислоты от этих нуклеотидов выделяетсябольшое количество энергии, за сет расщепления макроэргических связей34-46кДж/моль (обычная связь дает 8-12 кДж/моль). Важнейшими источникамиэнергии в организме являются АДФ и АТФ.

 
Строение АТФ:
/>

/>/>                                                                                                                                                              C– NH2 
/>/>/>/>                                                                                                                                           N                 C                N
/>                                                                                                                                                                      
/>/>                                                                                                                                         HC              C                 CH
/>                                                                                                                                                     N             N
/>/>/>/>/>/>                                                          O          O           O                                                                                                    
/>/>/>/>/>/>                                                 HO – P ~ O – P ~ O– P ~ O – H2C                     O                             
/>/>/>/>/>/>                                                         OH       OH        OH            C         H                        H        C
/>/>/>                                                                                                     H        C                         C         H
/>                                                                                                              OH                      OH 
/>                                                                                                                                            Аденозин
/>                                                                                                                      Адениловая кислота
/>                                                                                                                                АДФ
                                                                                                                      АТФ
При дефосфорилированииАТФ образуется АДФ (и АМФ). Дефосфорилирование АТФ сопровождается освобождениемэнергии, которая используется в клетках для различных процессов синтеза идругих видов работ. В свою очередь АДФ за счет энергии, освобождающейся приокислении органических веществ, фосфорилириуется в АТФ. В клетках организмапостоянно происходит процесс фосфорилирования АТФ и фосфорилирования АДФ и АМФ.Подобным образом происходит фосфорилирование и других нуклеотидов. Все этисоединения в организме играют важную роль в обмене веществ и энергии, и, вчастности, в биосинтезе липидов и углеводов.

Нуклеиновые кислоты
Это высокомолекулярныеполимеры, мономерами которых являются мононуклеотиды, то есть в составнуклеиновых кислот в виде отельных звеньев входят нуклеотиды с одним остаткомфосфорной кислоты. Число нуклеотидных звеньев достигает у них десятков и сотентысяч. Нуклеиновые кислоты делятся на два вида: рибонуклеиновые кислоты – РНК(в их состав входит рибоза); дезоксирибонуклеиновые кислоты – ДНК (в их составвходит дезоксирибоза). Отличаются они и по содержанию азотистых оснований. Всостав РНК входят: аденин, гуанин, цитозин и урацил. В состав ДНК входят:аденин, гуанин, цитозин и тимин. Все нуклеиновые кислоты построены однотипно, аименно: первое нуклеотидное звено связано с вторым, второе с третьим, третье счетвертым и так далее; через кислород от фосфорной кислоты, то есть черезфосфорноэфирную связь между 3 углеродным атомом пентозы одного мононуклеотида ипятым углеродным атомом пентозы соседнего нуклеотида. ДНК является носителем генетическойинформации. РНК — является переносчиком информации между синтезирующимися белками.

 
Структура РНК
/>                                     С = O
/>                        HN                  CH
                     O =C                  CH                                                             У
/>                                    N
/>/>/>/>/>  –O – H2C       O                                    C – NH2
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>               C   H         H   C             N                                 N  
/>/>/>/>/>/>               H  C           C   H          HC                                 CH                                             А
/>/>                    O         OH                           N            N
/>/>/>/>/>/>          HO – P ~ O – H2C                   O                                     C = O
/>/>/>/>/>/>/>O                C           H              H         C     HN                 CH     
/>/>/>/>/>                                      H         C               C          H       C                  CH                                                 У
/>/>  O            OH                  O       N
/>/>/>/>/>/>/>                                        HO – P ~O – H2C             O                                        C = O
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                                                   O             C     H             H       C              N                                N    
/>/>/>/>/>/>                                                                   H    C              C       H    NH2 –C                                CH                            Г
/>/>                                                                          O            OH                                N            N
/>/>/>/>/>/>/>                                                               HO – P ~ O – H2C                      O                                            C – NH2
/>/>/>/>/>/>/>                                                                        O                 C             H                H             C       N                  CH      Ц
/>/>/>                                                                                            H            C                 C              H O=C                  CH
/>/>                                                                                                          O                OH                                N
/>/>/>/>/>                                                                                                HO – P ~ O – H2C                O                    
/>/>/>/>/>/>                                                                                                         O                 C        H             H         C
/>/>/>                                                                                                                             H        C             C        H
/>                                                                                                                                         О          ОН

 
Структура ДНК
 
/>                                     С = O
/>                       HN                  C – CH3
                     O =C                  CH                                                             Т
/>                                     N
/>/>/>/>/>  –O – H2C       O                                    C – NH2
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>               C   H          H   C             N                                 N  
/>/>/>/>/>/>               H  C           C   H          HC                                 CH                                             А
/>/>                    O          H                              N           N
/>/>/>/>/>/>          HO – P ~ O – H2C                   O                                     C = O
/>/>/>/>/>/>/>O                C           H              H         C     HN                 C – CH3     
/>/>/>/>/>                                      H         C               C          H       C                  CH                                                 Т
/>/>  O              H                   O       N
/>/>/>/>/>/>/>                                        HO – P ~O – H2C             O                                        C = O
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                                                   O             C     H             H       C              N                                N    
/>/>/>/>/>/>                                                                    H   C              C       H    NH2 –C                                CH                            Г
/>/>                                                                         O              H                                  N            N
/>/>/>/>/>/>/>/>                                                                HO –P ~ O – H2C                      O                                            C – NH2
/>/>/>/>/>/>/>                                                                        O                 C             H               H             C        N                  CH      Ц
/>/>/>                                                                                            H            C                 C              H  O=C                  CH
/>/>                                                                                                          O                 H                                  N
/>/>/>/>/>                                                                                                HO – P ~ O – H2C               O                    
/>/>/>/>/>/>                                                                                                          O                C        H             H         C
/>/>/>                                                                                                                             H        C             C         H
/>                                                                                                                                        O            H

 
Биологическая роль ДНКи РНК
В состав клеток входиттри типа ЗНК:
1. ИнформационнаяРНК (и -РНК) или матричная РНК (м-РНК). Она синтезируется в ядре и еенуклеотидный состав близок к нуклеотидному составу ДНК. И-РНК снимает с ДНКинформацию и переносит ее к месту синтеза белка в рибосому. Потому она выполняетроль матрицы для синтеза белка. Существуют разнообразные функции и-РНК как понуклеотидному составу, так и по величине молекул, так как каждый белок длясвоего синтеза требует своей матрицы, то есть своей РНК.
2. Транспортные РНК(т-РНК) – выполняют роль переносчика аминокислот к местусинтеза белка. Одна специфическая т-РНК осуществляет транспорт однойаминокислоты.
3. Рибосомальные РНК(р- РНК) – входят в состав рибосом (субклеточныхобразований), в которых происходит биосинтез белка. Считается, что р – РНКвыполняет структурную роль: в сочетании с соответствующими белками она образуетструктуру рибосомы.
ДНК содержит информациюнаследственности. Отдельные участки длинной цепи ДНК содержат азотистыеоснования в определенной последовательности. Эти участки и являются носителямиопределенных наследственных признаков.
Передача наследственныхпризнаков происходит преимущественно с помощью ДНК при делении ядер клеток. Припомощи ДНК в клетке идет синтез РНК, который обеспечивает синтез специфическихбелков.
Молекула РНКпредставляет собой одноцепочечную спираль, то есть имеет только первичнуюструктуру, которая показывает последовательность нуклеотидных звеньев. МолекулаДНК имеет еще и вторичную и третичную структуру. Вторичная структура ДНК имеетдвухцепочечную спираль. Каждая цепь представляет собой полинуклеотид, в которомдиэфирной связью связаны друг с другом мононуклеотиды. В цепи мононуклеотиды расположенытаким образом, что азотистые основания их находятся внутри, а пентоза ифосфорная кислота – снаружи.
Две параллельно идущиецепи, обвитые вокруг общей оси, связаны друг с другом своими азотистымиоснованиями вдоль всей молекулы ДНК с помощью водородных связей.
Последовательностьрасположения азотистых оснований в какой-либо одной из двух цепей может бытьлюбая, но последовательность расположения азотистых оснований в другой цепибудет находиться в строгой зависимости от последовательности оснований в первойцепи. То есть должно соблюдаться правило Чаргофа, которое заключается в том, «чтосодержание в ДНК пуринов равно содержанию пиримидинов», а именно содержание аденинаравно содержанию тимина (А=Т), содержание гуанина – содержанию цитозина (Г=Ц).Пары аденин-тимин и гуанин — цитозин являются комплементарными (дополняющими)друг другу. Эти пары соединены водородными связями. Из этого следует, чтомакромолекула ДНК складывается из двух коплементарных друг другу цепей.
Третичная структуру ДНКсвязана с пространственным расположением двойной спирали, она не может бытьзакручена в клубок или быть в виде компактной палочки.
Нуклеиновые кислоты –вещества белого цвета, волокнистого строения, плохо растворимы в воде всвободном состоянии, но хорошо растворимы в виде солей металлов, они такжехорошо растворимы в солевых растворах.
ДНК находитсяпреимущественно в ядре клетки (в составе хромосом), однако несколько процентовобщей клеточной ДНК сосредоточено в митохондриях, хлоропластах растительныхклеток. РНК встречается как в ядре, так и в цитоплазме.

 
Списокиспользованной литературы
 
1)Биологическая химия./Под ред.Ю.Б.Филипповича, Н.И.Ковалевская, Г.А.Севастьяновой. — М., 2005
2)Биохимия./Под редакцией В.Г.Щербакова. — СПб., 2003
3)Вольхин В.В. Общая химия. Избранные главы. — СПб, М, Краснодар., 2008


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.