Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент




НазваН. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент
Дата канвертавання14.01.2013
Памер292.21 Kb.
ТыпПояснительная записка




Составители:


Н.Д.Павловский – доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент;

Т.Н.Пыжик - доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат биологических наук, доцент


Рецензенты:


Кафедра общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гомельский государственный медицинский университет»;


О.Н. Ринейская – зав. кафедрой биоорганической химии Учреждение образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат медицинских наук, доцент.


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:


Кафедрой общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет»

( протокол № 10 от 14 марта 2008 г.)


Центральным научно-методическим советом Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет»

( протокол № 4 от 20 марта 2008 г.)

Секцией по специальности 1-79 01 05 Медико-психологическое дело учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по медицинскому образованию

( протокол № 1 от 21 марта 2008 г.)


Ответственный за выпуск:


И.Г. Жук - первый проректор Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», профессор, доктор медицинских наук

Пояснительная записка




Актуальность изучения учебной дисциплины


«Биоорганическая химия»


Биоорганическая химия – это фундаментальная естественнонаучная дисциплина. Биоорганическая химия сформировалась как самостоятельная наука во 2-й половине XX века на стыке органической химии и биохимии. Актуальность изучения биоорганической химии обусловлена практическими задачами, стоящими перед медициной и сельским хозяйством (получение, витаминов, гормонов, антибиотиков, стимуляторов роста растений, регуляторов поведения животных и насекомых, других лекарственных средств), решение которых без использования теоретического и практического потенциала биоорганической химии невозможно.

Биоорганическая химия постоянно обогащается новыми методами выделения и очистки природных соединений, способами синтеза природных соединений и их аналогов, знаниями о взаимосвязи структуры и биологической активности соединений и т.д.

Новейшие подходы к медицинскому образованию, связанные с преодолением репродуктивного стиля в обучении, обеспечением познавательной и исследовательской активности студентов, открывают и новые перспективы для реализации потенциала как личности, так и коллектива.


Цель и задачи учебной дисциплины


Цель: формирование уровня химической компетентности в системе медицинского образования, обеспечивающего последующее изучение медико-биологических и клинических дисциплин.

Задачи:

  • освоении студентами теоретических основ химических превращений органических молекул во взаимосвязи с их строением и биологической активностью;

  • формирование: знаний молекулярных основ процессов жизнедеятельности;

  • развития умений ориентироваться в классификации, строении и свойствах органических соединений, выступающих в роли лекарственных средств;

  • формирование логики химического мышления;

  • развитие умений использовать методы качественного анализа органических соединений;

Химические знания и навыки, составляющие основу химической компетентности, будут способствовать формированию профессиональной компетенции выпускника.


Требования к освоению учебной дисциплины


Требования к уровню освоения содержания дисциплины «Биоорганическая химия» определены образовательным стандартом высшего образования первой ступени по циклу общих профессиональных и специальных дисциплин, который разработан с учетом требований компетентностного подхода, где указан минимум содержания по дисциплине в виде обобщенных химических знаний и умений, составляющих биоорганическую компетентность выпускника вуза:

а) обобщенные знания:

-понимать сущность предмета как науки и его связи с другими дисциплинами;

  • значимость в понимании процессов метаболизма;

  • концепцию единства структуры и реакционной способности органических молекул;

  • фундаментальные законы химии, необходимые для объяснения процессов, протекающих в живых организмах;

  • химические свойства и биологическую значимость основных классов органических соединений.

б) обобщенные умения:

  • прогнозировать механизм реакции на основе знаний о строении органических молекул и способов разрыва химических связей;

  • объяснять значение реакций для функционирования живых систем;

  • использовать полученные знания при изучении биохимии, фармакологии и других дисциплин.


Структура и содержание учебной дисциплины


В данной программе структура содержания дисциплины «биоорганическая химия» состоит из введения в дисциплину и двух разделов, которые охватывают общие вопросы реакционной способности органических молекул, а также свойства гетеро- и полифункциональных соединений, участвующих в процессах жизнедеятельности. Каждый раздел делится на темы, расположенные в последовательности, обеспечивающей оптимальное изучение и усвоение программного материала. Для каждой темы представлены обобщенные знания и умения, составляющие суть биоорганической компетентности студентов. В соответствии с содержанием каждой темы определены требования к компетенциям (в виде системы обобщенных знаний и умений), для формирования и диагностики которых могут быть разработаны тесты.


Методы обучения


Основными методами обучения, адекватно отвечающими целям изучения данной дисциплины, являются:

  • объяснение и консультация;

  • лабораторное занятие;

  • элементы проблемного обучения (учебно-исследовательская работа студентов);

  • научно-исследовательская деятельность студентов (работа в СНО при кафедре).

Образовательным стандартом высшего образования первой ступени по циклу общих профессиональных и специальных дисциплин определено количество часов, отведенных на изучение дисциплины «Биоорганическая химия», - 114 час., из них 58 час. – аудиторные занятия, в том числе: 18 час. – лекционные занятия, 40 час. – лабораторные занятия; 56 час. – на самостоятельную работу студентов.


Самостоятельная работа студентов


Содержание и формы самостоятельной работы студентов, а также оценка их знаний и умений разрабатываются (или выбираются и адаптируются) вузами и кафедрами в соответствии с целями и задачами подготовки специалистов.


Диагностика компетенций студента


Для диагностики формирования компетентности по биоорганической химии используются тесты и традиционные методы: текущий контроль - устный и (или) письменный (тестовый) опрос по вопросам, вынесенным на лабораторное занятие; итоговый контроль осуществляется в виде экзамена.

Примерный тематический план

№ темы



Названия разделов и тем



Количество часов

Аудиторные занятия

Лекции

Лабораторные

занятия




Введение в дисциплину «Биоорганическая химия»


2

1




Раздел 1. Реакционная способность органических молекул как результат взаимного влияние атомов, механизмы протекания органических реакций

1

Сопряженные системы, ароматичность, электронные эффекты заместителей

3

2

Реакционная способность углеводородов, реакции радикального замещения, электрофильного присоединения и замещения

2

3

3

Кислотно-основные свойства органических соединений


2

3

4

Реакции нуклеофильного замещения у тетрагонального атома углерода и конкурентные им реакции элиминирования

3

5

Реакции нуклеофильного присоединения и замещения у тригонального атома углерода

2

3

6

Липиды, классификация, строение, свойства

2

3




Раздел 2. Стереоизомерия органических молекул. Поли- и гетерофункциональные соединения, участвующие в процессах жизнедеятельности







7

Стереоизомерия органических молекул


2

3

8

Физиологически активные поли- и гетерофункциональные соединения алифатического, ароматического и гетероциклического рядов


6

9

Углеводы, классификация, строение, свойства, биологическая роль

2

3

10

-Аминокислоты, пептиды, белки. Строение, свойства, биологическая роль

2

6

11

Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты

2

3




Количество часов:

18

40




Итого:

58

Содержание программы дисциплины «Биоорганическая химия»


Введение в биоорганическую химию


Биоорганическая химия как наука, изучающая строение органических веществ и их превращения во взаимосвязи с биологическими функциями. Объекты изучения биоорганической химии. Роль биоорганической химии в формировании научной основы для восприятия биологических и медицинских знаний на современном молекулярном уровне.

Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова и ее развитие на современном этапе. Изомерия органических соединений как основа многообразия органических соединений. Типы изомерии органических соединений.

Физико-химические методы выделения и исследования органических соединений, имеющие значение для биомедицинского анализа.

Основные правила систематической номенклатуры IUPAC для органических соединений: заместительная и радикально-функциональная номенклатура.

Пространственное строение органических молекул, его связь с типом гибридизации атома углерода (sp3-, sp2- и sp-гибридизация). Стереохимические формулы. Конфигурация и конформация. Конформации открытых цепей (заслоненная, заторможенная, скошенная). Энергетическая характеристика конформаций. Проекционные формулы Ньюмена. Пространственное сближение определенных участков цепи как следствие конформационного равновесия и как одна из причин преимущественного образования пяти- и шестичленных циклов. Конформации циклических соединений (циклогексан, тетрагидропиран). Энергетическая характеристика конформаций кресла и ванны. Аксиальные и экваториальные связи. Связь пространственного строения с биологической активностью.


Требования к компетентности:

  • Знать объекты изучения и основные задачи биоорганической химии,

  • Уметь классифицировать органические соединения по строению углеродного скелета и по природе функциональных групп, пользоваться правилами систематической химической номенклатуры.

  • Знать основные типы изомерии органических соединений, уметь по структурной формуле соединения определять возможные типы изомеров.

  • Знать разные типы гибридизации атомных орбиталей углерода, пространственную направленность связей атома, их тип и число в зависимости от типа гибридизации.

  • Знать энергетические характеристики конформаций циклических (конформации кресла, ванны) и ациклических (заторможенная, скошенная, заслоненная конформации) молекул, уметь их изображать проекционными формулами Ньюмена.

  • Знать виды напряжений (торсионные, угловые, ван-дер-ваальсовые), возникающие в различных молекулах, их влияние на устойчивость конформации и молекулы в целом.


Раздел 1. Реакционная способность органических молекул как результат взаимного влияния атомов, механизмы протекания органических реакций


Тема 1. Сопряженные системы, ароматичность, электронные эффекты заместителей


Сопряженные системы и ароматичность. Сопряжение (,- и р,-сопряжение). Сопряженные системы с открытой цепью: 1,3-диены (бутадиен, изопрен), полиены (каротиноиды, витамин А). Сопряженные системы с замкнутой цепью. Ароматичность: критерии ароматичности, правило ароматичности Хюккеля. Ароматичность бензоидных (бензол, нафталин, фенантрен) соединений. Энергия сопряжения. Строение и причины термодинамической устойчивости карбо- и гетероциклических ароматических соединений. Ароматичность гетероциклических (пиррол, имидазол, пиридин, пиримидин, пурин) соединений. Пиррольный и пиридиновый атомы азота, -избыточные и -недостаточные ароматические системы.

Взаимное влияние атомов и способы его передачи в органических молекулах. Делокализация электронов как один из факторов повышения устойчивости молекул и ионов, ее широкая распространенность в биологически важных молекулах (порфин, гем, гемоглобин и др.). Поляризация связей. Электронные эффекты заместителей (индуктивный и мезомерный) как причина неравномерного распределения электронной плотности и возникновения реакционных центров в молекуле. Индуктивный и мезомерный эффекты (положительный и отрицательный), их графическое обозначение в структурных формулах органических соединений. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители.


Требования к компетентности:

  • Знать виды сопряжения и уметь определять вид сопряжения по структурной формуле соединения.

  • Знать критерии ароматичности, уметь по структурной формуле определять принадлежность к ароматическим соединениям карбо- и гетероциклических молекул.

  • Уметь оценивать электронный вклад атомов в создание единой сопряженной системы, знать электронное строение пиридинового и пиррольного атомов азота.

  • Знать электронные эффекты заместителей, причины их возникновения и уметь графически изображать их действие.

  • Уметь относить заместители к электронодонорным или электроноакцепторным на основании проявляемых ими индуктивного и мезомерного эффектов.

  • Уметь прогнозировать влияние заместителей на реакционную способность молекул.


Тема 2. Реакционная способность углеводородов. Реакции радикального замещения, электрофильного присоединения и замещения


Общие закономерности реакционной способности органических соединений как химическая основа их биологического функционирования. Химическая реакция как процесс. Понятия: субстрат, реагент, реакционный центр, переходное состояние, продукт реакции, энергия активации, скорость реакции, механизм.

Классификация органических реакций по результату (присоединения, замещения, элиминирования, окислительно-восстановительные) и по механизму – радикальные, ионные (электрофильные, нуклеофильные), согласованные. Типы реагентов: радикальные, кислотные, основные, электрофильные, нуклеофильные. Гомолитический и гетеролитический разрыв ковалентной связи в органических соединениях и образующиеся при этом частицы: свободные радикалы, карбкатионы и карбанионы. Электронное и пространственное строение этих частиц и факторы, обусловливающие их относительную устойчивость.

Реакционная способность углеводородов. Реакции радикального замещения: гомолитические реакции с участием СН-связей sp3- гибридизированного атома углерода. Механизм радикального замещения на примере реакции галогенирования алканов и циклоалканов. Понятие о цепных процессах. Понятие о региоселективности.

Пути образования свободных радикалов: фотолиз, термолиз, окислительно-восстановительные реакции.

Реакции электрофильного присоединения (AE) в ряду непредельных углеводородов: гетеролитические реакции с участием -связи между sp2-гибридизированными атомами углерода. Механизм реакций гидратации и гидрогалогенирования. Кислотный катализ. Правило Марковникова. Влияние статических и динамических факторов на региоселективность реакций электрофильного присоединения. Особенности реакций электрофильного присоединения к диеновым углеводородам и малым циклам (циклопропан, циклобутан).

Реакции электрофильного замещения (SE): гетеролитические реакции с участием -электронного облака ароматической системы. Механизм реакций галогенирования, нитрования, алкилирования ароматических соединений: - и - комплексы. Роль катализатора (кислоты Льюиса) в образовании электрофильной частицы.

Влияние заместителей в ароматическом ядре на реакционную способность соединений в реакциях электрофильного замещения. Ориентирующее влияние заместителей (ориентанты I и II рода).


Требования к компетентности:

  • Знать понятия субстрат, реагент, реакционный центр, продукт реакции, энергия активации, скорость реакции, механизм реакции.

  • Знать классификацию реакций по различным признакам (по конечному результату, по способу разрыва связей, по механизму) и типы реагентов (радикальные, электрофильные, нуклеофильные).

  • Знать электронное и пространственное строение реагентов и факторы, обусловливающие их относительную устойчивость, уметь сравнивать относительную устойчивость однотипных реагентов.

  • Знать способы образования свободных радикалов и механизм реакций радикального замещения (SR) на примерах реакций галогенирования алканов и циклоалаканов.

  • Уметь определять статистическую вероятность образования возможных продуктов в реакциях радикального замещения и возможность региоселективного протекания процесса.

  • Знать механизм реакций электрофильного присоединения (АЕ) в реакциях галогенирования, гидрогалогенирования и гидратации алкенов, уметь качественно оценивать реакционную способность субстратов, исходя из электронных эффектов заместителей.

  • Знать правило Марковникова и уметь определять региоселективность протекания реакций гидратации и гидрогалогенирования исходя из влияния статического и динамического факторов.

  • Знать особенности реакций электрофильного присоединения к сопряженным диеновым углеводородам и малым циклам (циклопропан, циклобутан).

  • Знать механизм реакций электрофильного замещения (SЕ) в реакциях галогенирования, нитрования, алкилирования, ацилирования ароматических соединений.

  • Уметь исходя из электронных эффектов заместителей, определять их влияние на реакционную способность ароматического ядра и их ориентирующее действие.


Тема 3. Кислотно-основные свойства органических соединений


Кислотность и основность органических соединений: теории Бренстеда и Льюиса. Стабильность аниона кислоты – качественный показатель кислотных свойств. Общие закономерности в изменении кислотных или основных свойств во взаимосвязи с природой атомов в кислотном или основном центре, электронными эффектами заместителей при этих центрах. Кислотные свойства органических соединений с водородсодержащими функциональными группами (спирты, фенолы, тиолы, карбоновые кислоты, амины, СН-кислотность молекул и кабркатионов). -основания и n-основания. Основные свойства нейтральных молекул, содержащих гетероатомы с неподеленными парами электронов (спирты, тиолы, сульфиды, амины) и анионов (гидроксид-, алкоксид-ионы, анионы органических кислот). Кислотно-основные свойства азотсодержащих гетероциклов (пиррол, имидазол, пиридин). Водородная связь как специфическое проявление кислотно-основных свойств.

Сравнительная характеристика кислотных свойств соединений, содержащих гидроксильную группу (одноатомные и многоатомные спирты, фенолы, карбоновые кислоты). Сравнительная характеристика основных свойств алифатических и ароматических аминов. Влияние электронной природы заместителя на кислотно-основные свойства органических молекул.


Требования к компетентности:

  • Знать определения кислот и оснований согласно протолитической теории Бренстеда и электронной теории Льюиса.

  • Знать классификацию кислот и оснований Бренстеда в зависимости от природы атомов кислотного или основного центров.

  • Знать факторы, влияющие на силу кислот и стабильность сопряженных им оснований, уметь проводить сравнительную оценку силы кислот исходя из стабильности соответствующих им анионов.

  • Знать факторы, влияющие на силу оснований Бренстеда, уметь проводить сравнительную оценку силы оснований с учетом этих факторов.

  • Знать причины возникновения водородной связи, уметь трактоватьобразование водородной связи как специфическое проявление кислотно-основных свойств вещества.

  • Знать причины возникновения кето-енольной таутомерии в органических молекулах, уметь объяснять их с позиции кислотно-основных свойств соединений во взаимосвязи с их биологической активностью.

  • Знать и уметь проводить качественные реакции, позволяющие отличать многоатомные спирты, фенолы, тиолы.


Тема 4. Реакции нуклеофильного замещения у тетрагонального атома углерода и конкурентные им реакции элиминирования


Реакции нуклеофильного замещения у sp3-гибридизированного атома углерода: гетеролитические реакции, обусловленные поляризацией связи углерод-гетероатом (галогенопроизводные, спирты). Легко и трудно уходящие группы: связь легкости ухода группы с ее строением. Влияние растворителя, электронных и пространственных факторов на реакционную способность соединений в реакциях моно- и бимолекулярного нуклеофильного замещения (SN1 и SN2). Стереохимия реакций нуклеофильного замещения.

Реакции гидролиза галогенопроизводных. Реакции алкилирования спиртов, фенолов, тиолов, сульфидов, аммиака, аминов. Роль кислотного катализа в нуклеофильном замещении гидроксильной группы. Галогенопроизводные, спирты, эфиры серной и фосфорной кислот как алкилирующие реагенты. Биологическая роль реакций алкилирования.

Реакции моно- и бимолекулярного элиминирования (Е1 и Е2): (дегидратация, дегидрогалогенирование). Повышенная СН-кислотность как причина реакций элиминирования, сопровождающих нуклеофильное замещение у sp3- гибридизированного атома углерода.


Требования к компетентности:

  • Знать факторы, определяющие нуклеофильность реагентов, строение важнейших нуклеофильных частиц.

  • Знать общие закономерности реакций нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода, влияние статического и динамического факторов на реакционную способность вещества в реакции нуклеофильного замещения.

  • Знать механизмы моно- и бимолекулярного нуклеофильного замещения, уметь оценивать влияние стерических факторов, влияние растворителей, влияние статического и динамического факторов на протекание реакции по одному из механизмов.

  • Знать механизмы моно- и бимолекулярного элиминирования, причины конкуренции между реакциями нуклеофильного замещения и элиминирования.

  • Знать правило Зайцева и уметь определять главный продукт в реакциях дигидратации и дегидрогалогенирования несимметричных спиртов и галогеналканов.


Тема 5. Реакции нуклеофильного присоединения и замещения у тригонального атома углерода


Реакции нуклеофильного присоединения: гетеролитические реакции с участием -связи углерод-кислород (альдегиды, кетоны). Механизм реакций взаимодействия карбонильных соединений с нуклеофильными реагентами (водой, спиртами, тиолами, аминами). Влияние электронных и пространственных факторов, роль кислотного катализа, обратимость реакций нуклеофильного присоединения. Полуацетали и ацетали, их получение и гидролиз. Биологическая роль реакций ацетализации. Реакции альдольного присоединения. Основной катализ. Строение енолят- иона.

Реакции нуклеофильного замещения в ряду карбоновых кислот. Электронное и пространственное строение карбоксильной группы. Реакции нуклеофильного замещения у sp2-гибридизированного атома углерода (карбоновые кислоты и их функциональные производные). Ацилирующие агенты (галогенангидриды, ангидриды, карбоновые кислоты, сложные эфиры, амиды), сравнительная характеристика их реакционной способности. Реакции ацилирования – образования ангидридов, сложных эфиров, тиоэфиров, амидов – и обратные им реакции гидролиза. Ацетилкофермент А – природный макроэргический ацилирующий агент. Биологическая роль реакций ацилирования. Понятие о нуклеофильном замещении у атомов фосфора, реакции фосфорилирования.

Реакции окисления и восстановления органических соединений. Специфика окислительно-восстановительных реакций органических соединений. Понятие об одноэлектронном переносе, переносе гидрид-иона и действии системы НАД+ ↔ НАДН. Реакции окисления спиртов, фенолов, сульфидов, карбонильных соединений, аминов, тиолов. Реакции восстановления карбонильных соединений, дисульфидов. Роль окислительно-восстановительных реакций в процессах жизнедеятельности.


Требования к компетентности:

  • Знать электронное и пространственное строение карбонильной группы, влияние электронных и стерических факторов на реакционную способность оксо-группы в альдегидах и кетонах.

  • Знать механизм реакций нуклеофильного присоединения воды, спиртов, аминов, тиолов к альдегидам и кетонам, роль катализатора.

  • Знать механизм реакций альдольной конденсации, факторы, определяющие участие соедения в этой реакции.

  • Знать механизм реакций восстановления оксосоединений гидридами металлов.

  • Знать реакционные центры, имеющиеся в молекулах карбоновых кислот. Уметь проводить сравнительную оценку силы карбоновых кислот в зависимости от строения радикала.

  • Знать электронное и пространственное строение карбоксильной группы, уметь проводить сравнительную оценку способности атома углерода оксо-группы в карбоновых кислотах и их функциональных производных (галогенангидриды, ангидриды, сложные эфиры, амиды, соли) подвергаться нуклеофильной атаке.

  • Знать механизм реакций нуклефильного замещения на примерах реакций ацилирования, этерификации, гидролиза сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов, амидов.


Тема 6. Липиды, классификация, строение, свойства


Липиды омыляемые и неомыляемые. Нейтральные липиды. Естественные жиры как смесь триацилглицеринов. Основные природные высшие жирные кислоты, входящие в состав липидов: пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, линоленовая. Арахидоновая кислота. Особенности ненасыщенных жирных кислот, -номенклатура.

Пероксидное окисление фрагментов ненасыщенных жирных кислот в клеточных мембранах. Роль пероксидного окисления липидов мембран в действии малых доз радиации на организм. Системы антиоксидантной защиты.

Фосфолипиды. Фосфатидные кислоты. Фосфатидилколамины и фосфатидилсерины (кефалины), фосфатидилхолины (лецитины) – структурные компоненты клеточных мембран. Липидный бислой. Сфинголипиды, церамиды, сфингомиелины. Гликолипиды мозга (цереброзиды, ганглиозиды).


Требования к компетентности:

  • Знать классификацию липидов, их строение.

  • Знать строение структурных компонентов омыляемых липидов – спиртов и высших жирных кислот.

  • Знать механизм реакций образования и гидролиза простых и сложных липидов.

  • Знать и уметь проводить качественные реакции на непредельные жирные кислоты и масла.

  • Знать классификацию неомыляемых липидов, иметь представления о принципах классификации терпенов и стероидов, их биологической роли.

  • Знать биологическую роль липидов, их основные функции, иметь представления об основных этапах перекисного окисления липидов и последствиях этого процесса для клетки.


Раздел 2. Стереоизомерия органических молекул. Поли- и гетерофункциональные соединения, участвующие в процессах жизнедеятельности


Тема 7. Стереоизомерия органических молекул


Стереоизомерия в ряду соединений с двойной связью (-диастереомерия). Цис- и транс-изомерия непредельных соединений. Е, Z – система обозначений -диастереомеров. Сравнительная устойчивость -диастереомеров.

Хиральные молекулы. Ассиметрический атом углерода как центр хиральности. Стереоизомерия молекул с одним центром хиральности (энантиомерия). Оптическая активность. Проекционные формулы Фишера. Глицериновый альдегид как конфигурационный стандарт, абсолютная и относительная конфигурация. D,L-система стереохимической номенклатуры. R,S-система стереохимиеской номенклатуры. Рацемические смеси и способы их разделения.

Стереоизомерия молекул с двумя и более центрами хиральности. Энантиомеры, диастереомеры, мезоформы.


Требования к компетентности:

  • Знать причины возникновения стереоизомерии в ряду алкенов и диеновых углеводородов.

  • Уметь по сокращенной структурной формуле непредельного соединения определять возможность существования -диастереомеров, различать цис- транс –изомеры, оценивать их сравнительную устойчивость.

  • Знать элементы симметрии молекул, необходимые условия для возникновения хиральности у органической молекулы.

  • Знать и уметь изображать энантиомеры с помощью проекционных формул Фишера, высчитывать число ожидаемых стереоизомеров исходя из числа хиральных центров в молекуле, принципы определения абсолютной и относительной конфигурации, D- , L-систему стереохимической номенклатуры.

  • Знать способы разделения рацематов, основные принципы R,S-системы стереохимической номенклатуры.


Тема 8. Физиологически активные поли- и гетерофункциональные соединения алифатического, ароматического и гетероциклического рядов


Поли- и гетерофункциональность как один из характерных признаков органических соединений, участвующих в процессах жизнедеятельности и являющихся родоначальниками важнейших групп лекарственных средств. Особенности во взаимном влиянии функциональных групп в зависимости от их относительного расположения.

Многоатомные спирты: этиленгликоль, глицерин. Сложные эфиры многоатомных спиртов с неорганическими кислотами (нитроглицерин, фосфаты глицерина). Двухатомные фенолы: гидрохинон. Окисление двухатомных фенолов. Система гидрохинон-хинон. Фенолы как антиоксиданты (ловушки свободных радикалов). Токоферолы.

Двухосновные карбоновые кислоты: щавелевая, малоновая, янтарная, глутаровая, фумаровая. Превращение янтарной кислоты в фумаровую как пример биологически важной реакции дегидрирования. Реакции декарбоксилирования, их биологическая роль.

Аминоспирты: аминоэтанол (коламин), холин, ацетилхолин. Роль ацетилхолина в химической передаче нервного импульса в синапсах. Аминофенолы: дофамин, норадреналин, адреналин. Понятие о биологической роли этих соединений и их производных. Нейротоксическое действие 6-гидроксидофамина и амфетаминов.

Гидрокси- и аминокислоты. Реакции циклизации: влияние различных факторов на процесс образования циклов (реализация соответствующих конформаций, размер образующегося цикла, энтропийный фактор). Лактоны. Лактамы. Гидролиз лактонов и лактамов. Реакция элиминирования -гидрокси и аминокислот.

Альдегидо- и кетокислоты: пировиноградная, ацетоуксусная, щавелевоуксусная, -кетоглутаровая. Кислотные свойства и реакционная способность. Реакции декарбоксилирования -кетокислот и окислительного декарбоксилирования -кетокислот. Ацетоуксусный эфир, кето-енольная таутомерия. Представители «кетоновых тел» - -гидроксимасляная, -кетомасляная кислоты, ацетон, их биологическое и диагностическое значение.

Гетерофункциональные производные бензольного ряда как лекарственные средства. Салициловая кислота и ее производные (ацетилсалициловая кислота).

Пара-аминобензойная кислота и ее производные (анестезин, новокаин). Биологическая роль п-аминобензойной кислоты. Сульфаниловая кислота и ее амид (стрептоцид).

Гетероциклы с несколькими гетероатомами. Пиразол, имидазол, пиримидин, пурин. Пиразолон-5 – основа ненаркотических анальгетиков. Барбитуровая кислота и ее производные. Гидроксипурины (гипоксантин, ксантин, мочевая кислота), их биологическая роль. Гетероциклы с одним гетероатомом. Пиррол, индол, пиридин. Биологически важные производные пиридина – никотинамид, пиридоксаль, производные изоникотиновой кислоты. Никотинамид – структурный компонент кофермента НАД+, обуславливающий его участие в ОВР.


Требования к компетентности:

  • Уметь классифицировать гетерофункциональные соединения по составу и по их взаимному расположению.

  • Знать специфические реакции амино- и гидроксикислот с , ,  - расположением функциональных групп.

  • Знать реакции, ведущие к образованию биологически активных соединений: холина, ацетилхолина, адреналина.

  • Знать роль кето-енольной таутомерии в проявлении биологической активности кетокислот (пировиноградной, щавелевоуксусной, ацетоуксусной) и гетероциклических соединений (пиразола, барбитуровой кислоты, пурина).

  • Знать способы окислительно-восстановительных превращений органических соединений, биологическую роль окислительно-восстановительных реакций в проявлении биологической активности двухатомных фенолов, никотинамида, образовании кетоновых тел.


Тема 9. Углеводы, классификация, строение, свойства, биологическая роль


Углеводы, их классификация по отношению к гидролизу. Классификация моносахаридов. Альдозы, кетозы: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. Стереоизомерия моносахаридов. D- и L-ряды стереохимической номенклатуры. Открытые и циклические формы. Формулы Фишера и формулы Хеуорса. Фуранозы и пиранозы, - и -аномеры. Цикло-оксо-таутомерия. Конформации пиранозных форм моносахаридов. Строение наиболее важных представителей пентоз (рибоза, ксилоза); гексоз (глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза); дезоксисахаров (2-дезоксирибоза); аминосахаров (глюкозамин, маннозамин, галактозамин).

Химические свойства моносахаридов. Реакции нуклеофильного замещения с участием аномерного центра. О- и N-гликозиды. Гидролиз гликозидов. Фосфаты моносахаридов. Окисление и восстановление моносахаридов. Восстановительные свойства альдоз. Гликоновые, гликаровые, гликуроновые кислоты.

Олигосахариды. Дисахариды: мальтоза, целлобиоза, лактоза, сахароза. Строение, цикло-оксо-таутомерия. Гидролиз.

Полисахариды. Общая характеристика и классификация полисахаридов. Гомо- и гетерополисахариды. Гомополисахариды: крахмал, гликоген, декстраны, целлюлоза. Первичная структура, гидролиз. Понятие о вторичной структуре (крахмал, целлюлоза).


Требования к компетентности:

  • Знать классификацию моносахаридов (по числу атомом углерода, по составу функциональных групп), строение открытых и циклических форм (фуранозы, пиранозы) важнейших моносахаридов, их отношение D- и L- рядам стереохимической номенклатуры, уметь определять число возможных диастереомеров, относить стереоизомеры к диастереомерам, эпимерам, аномерам.

  • Знать механизм реакций циклмизации моносахаридов, причины мутаротации растворов моносахаридов.

  • Знать химические свойства моносахаридов: окислительно-восстановительные реакции, реакции образования и гидролиза О- и N-гликозидов, реакции этерификации, фосфорилирования.

  • Уметь проводить качественные реакции на диольный фрагмент и наличие восстанавливающих свойств моносахаридов.

  • Знать классификацию дисахаридов и их строение, конфигурацию аномерного атома углерода, образующего гликозидную связь, таутомерные превращения дисахаридов, их химические свойства, биологическую роль.

  • Знать классификацию полисахаридов (по отношению к гидролизу, по моносахаридному составу), строение важнейших представителей гомополисахаридов, конфигурацию аномерного атома углерода, образующего гликозидную связь, их физические ихимические свойства, биологическую роль. Иметь представления о биологической роли гетерополисахаридов.


Тема 10. -Аминокислоты, пептиды, белки. Строение, свойства, биологическая роль


Строение, номенклатура, классификация -аминокислот, входящих в состав белков и пептидов. Стереоизомерия -аминокислот.

Биосинтетические пути образования -аминокислот из оксокислот: реакции восстановительного аминирования и реакции переаминирования. Незаменимые аминокислоты.

Химические свойства -аминокислот как гетерофункциональных соединений. Кислотно-основные свойства -аминокислот. Изоэлектрическая точка, методы разделения -аминокислот. Образование внутрикомплексных солей. Реакции этерификации, ацилирования, алкилирования. Взаимодействие с азотистой кислотой и формальдегидом, значение этих реакций для анализа аминокислот.

-Аминомасляная кислота – тормозной медиатор ЦНС. Антидепрессивное действие L-триптофана, серотонин – как нейромедиатор сна. Медиаторные свойства глицина, гистамина, аспарагиновой и глутаминовой кислот.

Биологически важные реакции -аминокислот. Реакции дезаминирования и гидроксилирования. Декарбоксилирование -аминокислот – путь к образованию биогенных аминов и биорегуляторов (коламин, гистамин, триптамин, серотонин.) Пептиды. Электронное строение пептидной связи. Кислотный и щелочной гидролиз пептидов. Установление аминокислотного состава с помощью современных физико-химических методов (методы Сенгера и Эдмана). Понятие о нейропептидах.

Первичная структура белков. Частичный и полный гидролиз. Понятие о вторичной, третичной и четвертичной структурах.


Требования к компетентности:

  • Знать строение, стереохимическую классификацию -аминокислот, принадлежность к D- и L-стереохимическим рядам природных аминокислот, незаменимые аминокислоты.

  • Знать пути синтеза -аминокислот in vivo и in vitro, знать кислотно-основные свойства и способы перевода -аминокислот в изоэлектрическое состояние.

  • Знать химические свойства -аминокислот (реакции по амино- и карбоксильной группам), уметь проводить качественные реакции (ксантопротеиновую,, с Сu(ОН)2, нингидрином).

  • Знать электронное строение пептидной связи, первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру белков и петидов, знать способы определения аминокислотного состава и аминокислотной последовательности (метод Сенгера, метод Эдмана), уметь проводить биуретовую реакцию на пептиды и белки.

  • Знать принцип метода синтеза пептидов с использованием защиты и активации функциональных групп.


Тема 11. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты


Нуклеиновые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот. Пиримидиновые (урацил, тимин, цитозин) и пуриновые (аденин, гуанин) основания, их ароматичность, таутомерные превращения.

Нуклеозиды, реакции их образования. Характер связи нуклеинового основания с углеводным остатком; конфигурация гликозидного центра. Гидролиз нуклеозидов.

Нуклеотиды. Строение мононуклеотидов, образующих нуклеиновые кислоты. Номенклатура. Гидролиз нуклеотидов.

Первичная структура нуклеиновых кислот. Фосфодиэфирная связь. Рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые кислоты. Нуклеотидный состав РНК и ДНК. Гидролиз нуклеиновых кислот.

Понятие о вторичной структуре ДНК. Роль водородных связей в формировании вторичной структуры. Комплементарность нуклеиновых оснований.

Лекарственные средства на основе модифицированных нуклеиновых оснований (5-фторурацил, 6-меркаптопурин). Принцип химического подобия. Изменение структуры нуклеиновых кислот под действием химических веществ и радиации. Мутагенное действие азотистой кислоты.

Нуклеозидполифосфаты (АДФ, АТФ), особенности их строения, позволяющие выполнять функции макроэргических соединений и внутриклеточных биорегуляторов. Строение цАМФ – внутриклеточного «посредника» гормонов.


Требования к компетентности:

  • Знать строение пиримидиновых и пуриновых азотистых оснований, их таутомерные превращения.

  • Знать механизм реакций образования N-гликозидов (нуклеозидов) и их гидролиза, номенклатуру нуклеозидов.

  • Знать принципиальные сходство и различия природных и синтетических нуклеозидов-антибиотиков в сравнении с нуклеозидами, входящимив состав ДНК и РНК.

  • Знать реакции образования нуклеотидов, строение мононуклеотидов, входящих в состав нуклеиновых кислот, их номенклатуру.

  • Знать строение цикло- и полифосфатов нуклеозидов, их биологическую роль.

  • Знать нуклетидный состав ДНК и РНК, роль фосфодиэфирной связи в создании первичной структуры нуклеиновых кислот.

  • Знать роль водородных связей в формировании вторичной структуры ДНК, комплементарность азотистых оснований, роль комплементарных взаимодействий в осуществлении биологической функции ДНК.

  • Знать факторы, вызывающие возникновения мутаций, и принцип их действия.

Информационная часть

Список литературы


Основная:

  1. Романовский, И.В. Основы биоорганической химии: учебное пособие в 2-х частях / И.В.Романовский. - Минск: БГМУ, 2003. - 272 с.

  2. Романовский, И.В. Руководство к практикуму по биоорганической химии: учебное пособие / под редакцией И.В. Романовского. – Минск: БГМУ, 1999. – 132 с.

  3. Тюкавкина, Н.А., Биоорганическая химия: учебник / Н.М.Тюкавкина, Ю.И.Бауков. – Москва: Медицина, 1991. – 528 с.


Дополнительная:

4. Овчинников, Ю.А. Биоорганическая химия: монография / Ю.А.Овчинников.

– Москва: Просвещение, 1987. – 815 с.

5. Потапов, В.М. Стереохимия: учебное пособие / В.М. Потапов. - Москва:

Химия, 1988. – 464 с.

6. Райлс, А. Основы органической химии: учебное пособие / А. Райс, К. Смит,

Р. Уорд . – Москва: Мир, 1989. – 352 с.

7. Тейлор, Г. Основы органической химии: учебное пособие / Г.Тейлор. -

Москва: Мир. - 1989. - 384 с.

8. Терней, А. Современная органическая химия: учебное пособие в 2-х томах /

А. Терней. – Москва: Мир, 1981. – 1310 с.

9. Тюкавкина, Н.А. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической

химии: учебное пособие / Н.Н. Артемьева и др.; под редакцией Н.А.

Тюкавкиной. – Москва: Медицина, 1985. – 256 с.

10. Тюкавкина, Н.А., Биоорганическая химия: Учебник для студентов

медицинских институтов / Н.М. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. – Москва:

Медицина, 1985. – 480 с.





Дадаць дакумент у свой блог ці на сайт

Падобныя:

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconО. Н. Ринейская заведующий кафедрой биоорганической химии Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат медицинских наук, доцент
О. Н. Ринейская – заведующий кафедрой биоорганической химии Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет»,...

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconМ. А. Ассанович, заведующий кафедрой медицинской психологии и психотерапии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат медицинских наук, доцент

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconДифференциальная геометрия и топология
Ю. П. Золотухин, доцент кафедры алгебры, геометрии и методики преподавания математики Учреждения образования «Гродненский государственный...

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconБелорусский государственный университет утверждаю
Г. Р. Потаева, доцент кафедры экономической географии зарубежных стран, кандидат географических наук, доцент

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconБелорусский государственный университет утверждаю
И. И. Счастная, доцент кафедры географической экологии Белорусского государственного университета, кандидат географических наук,...

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconПояснительная записка «Внутренние болезни»
С. С. Горохов, начальник кафедры военно-полевой терапии военно-медицинского факультета в Учреждении образования «Белорусский государственный...

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «Социология»
Степаненко Василий Иванович, кандидат исторических наук, доцент, доцент кафедры «Философия, социология и история»

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconПроблемы теоретической морфологии и систематики высших растений Учебная программа для специальности
...

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconЛек-ции
Авторы: доктор географических наук, доцент С. А. Хомич; кандидат исторических наук, доцент Л. М. Гайдукевич; преподаватель О. С....

Н. Д. Павловский доцент кафедры общей и биоорганической химии Учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент iconПрограмма курса «педагогическая стрессология» Специальность 020400 Психология Семестр IX
...

Размесціце кнопку на сваім сайце:
be.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©be.convdocs.org 2012
звярнуцца да адміністрацыі
be.convdocs.org
Галоўная старонка