Биологический каталог




Биоорганическая химия

Автор Ю.А.Овчинников

так называемых дигидрокснантрахиноновых красителей; природное соединение представляет собой гликознд (6 D к илозндо-fi-D глюкоэнд) 1.2-дигидроксиантрахинона. Ализарин — красный краситель для шерсти и хлопка — относится к протравным красителям. Первый синтез ализарина осуществлен в 1869 г. К, Гребе и К. Либерманом, которые также установили его строение; в России ализарин впервые получен синтетически в 1874 г. на заводе в г, Киржаче (М. А. Ильинский!.

Если индиго и ализарин вошли в историю химии природных соединений как одни из первых веществ, полученных из живой природы в индивидуальном состоянии, то ряд красителей других классов привлекал интерес в силу проявления биологической активности- В частности, среди красителей трифенилметанового типа хорошо известна бриллиантовая зелень, которую дети лучше знают под названием •зеленка». Несомненный интерес в этой группе предстааляет и фенолфталеин. Фенолфталеин — широко применяемый индикатор: кроме того, было обнаружено, что он усиливает периста чьтику кишечника и поэтому используется в медицинской практике в качестве слабительного (пурген).

Среди красителей следует упомянуть также акрихин, который применяется в медицине как средство для борьбы с малярией.

8 истории химии красителей и лекарственных веществ видное место занимает метиленовый голубой, который широко используется для получения чернил, окраски хлопка на танниновой протраве, а также для прокраски клеточных препаратов.

13

Предмет биоорганической химии

Лавуазье (Lavoisier) Антуан Лоран

(1743—1794), французский химик. Образование получил в Парижском университете. Опроверг теорию флогистона, показав определяющую рол кислорода в процессах горения и дыхания (1772—1777). Один из основателей термохимии. Руководил разработкой рациональной номенклатуры химических соединений (1786—1787). Заложил основы органического синтеза и впервые применил физико-химические методы в биологии.

75

Пожалуй, еще более интересна история народной медицины, саязанная с получением и применением человеком разнообразных лекарственных препаратов. Древняя медицина практически полностью основывалась на лекарственных растениях, и этот подход сохранил свою привлекательность до наших дней. За многие сотни лет до нашей эры в Китае, Индии и других странах широко использовали для лечения недугов чай, женьшень, ревень, лимоииик китайский, полынь и т. п. В Древнем Египте для бальзамирования мумий широко пользовались эфирными маслами Древнегреческий врач

Вёлер |W6h1er| Фридрих (1800—1882), немецкий химии, иностранный член Петербургской АН (1853). Окончил Гендельбергский университет (1823), с 1836 г.— профессор Гёттингенского университета. Впервые синтезировал иэ неорганических веществ органические соединения—щавелевую кислоту (1824) и мочевину (1828), чем ненес сокрушительный удар витализму-

14

Предмет биоорганической химии

Рис. 1. В лаборатории алхимика.

Гиппократ (ок. 460 — 377 тт. до н. э.) систематизировал описание многих болезней и в своих обширных трудах детально излагал методы лечения и способы приготовления многих лекарств. Однако основателем науки о лекарственных препаратах из растительного и животного сырья считается древнеримский врач Гален (129 — ок. 201 гг.), который сам занимался изготовлением лекарств и описал превосходные рецепты извлечения действующих начал из корней, листьев, цветов, коры многих растений, а также из жиаотных источников — отсюда и пошло название «галеновы препараты». Авторитет Галеиа оставался непререкаемым даже в средневековой медицине.

В период господства алхнмии (IV—XVI вв.) появляются зачатки химии лекарственных веществ, поскольку а процессе совершенствования методов химического анализа (перегонка, возгонка, фильтрование, осаждение, экстракция, кристаллизация и т. п.) алхимикам удавалось выделять достаточно чистые химические соединения. Так, в 900-е годы арабскими алхимиками был получен частый этиловый спирт, а позднее — некоторые органические кислоты и мочевина.

Блестящие примеры приготовления ценных лекарственных средств из природного сырья имеются в сочинениях Авиценны, в частности в его знаменитом «Каноне врачебной науки». Высокая культура изготовления лекарств из различных растений существовала и в Киевской Руси в период V— X вв.; зт.рсь умели уже готовить хлебное вино, занимались дублением кожи и т. п.

В эпоху Возрождения учение о лекарственных препаратах из природного сырья получило мощный толчок, связанный прежде всего с деятельностью Т. Парацельса. Выделяя разнообразные лекарства из растений и применяя их в виде тинктур, экстрактов и эликсиров, он развил новые для того времени представления о дозиронке лекарств. Парацельс стал первым применять препараты опия и ртути» внес большой а клад в изучение соединений мышьяка и сурьмы, минеральных кислот и винного спирта. Он писал: «Настоящая цель химии заключается не в изготовлении злата, а в приготовлении лекарств». Все происходящие в организме процессы он считал химическими и ввел понятие о действующем начале как химическом веществе, сблизив химию с медициной. Парацельс — основатель ятрохимии (iatros — врач), которая явилась прообразом современной фармацевтической химии.

Традиции народной медицины были очень сильны в допетровской Ру -и. Наряду с народным врачеванием, основанным на использовании лекарственных растений, уже в XVI—XVII вв. в России появились рукописные книги -- «травники», или «эелейники», являвшиеся сводом наиболее употребительных рецептов русских лекарей. В частности, в знаменитом «Прохладном вертограде» (вертоград — цветник, сад), датированном 1672 г., основной раздел назывался так: «О заморских и русских зелиях и о древесах и травах». В известном сочинении Афанасия Холмогорского «Сочиненный реестр из дохтурских книг» (1696) упоминается, в частности, о вяжущем и противопоносном действии коры дуба, слабительном действии корня ревеня, снотворном и болеутоляющем действии мака, лечебном действии шиповника при язвах и разрыхлении десен, способности печени и сала рыб «затмение очное отгонять и очищать от мглы». Неудивительно, что в начале XVIII в. в Москве существовал Аптекарский приказ, который занимался заготовкой лекарственных растений.

В XVIII в. начинает широко развиваться химия природных веществ. В период 1775 — 1785 гг. шведский химик К. Шееле. работавший помощником аптекаря, получил мочевую кислоту > \ а из растительных соков или скисшл м

с последующим разложением Са^-солей минеральной кисло.v. — щавелевую, молочную, лимоииую и винную кислоты; позднее из «чернильных орешков» им была аыделена галловая кислота. Отметим, что К. Шееле впервые получил глицерин при омылении жиров; за 40 лет до Ф. Вёлера этот гениальный самоучка осуществил первый органический синтез, получив в 1782 — 1783 п" синильную кислоту при взаимодействии угольного ангидрида, угли и аммиака.

В 1788 — 1792 гг. петербургский академик Т. Е. Ловнц выделил в кристаллическом виде глюкозу и впервые предложил использовать древесный уголь для очистки спирта ив й кислоты. К началу XIX в- из растительных и животных источников было выделено в индивидуальном состоянии несколько десятков органических природных соединений. И такой ход событий следует считать вполне естественным, ибо к этому периоду химия достигла высокой степени своего развития. Достаточно вспомнить, что еще в конце XVII в. Р. Бойль Дал определение химического элемента как предела разложения вещества. В середине XVIII в. М. В. Ломоносов, а несколько позже и независимо А. Лавуазье сформулироаали закон сохране-

15

Предмет биоорганической химии

Бутлеров Александр Михаилович

(182В—1886) русский химик-органик, один из создателей теории химического строения органических веществ, лежащей в основе современной химии, академик Петербургской АН (1871). Окончил Казанский университет (1849), с 1868 г.-— профессор Петербургского университета. Первым объяснил явление изомерии, получил иэобутилен и открыл реакцию его полимеризации. Синтезировал ге ксамети лен тетрамин (уротропин), сахароподобный полимер формальдегида (метиленитан) и другие органические соединения Создал школу русских химиков, среди которых В. В. Марков ни ков, А. М. Зайцев, с. Е. Вагнер, А. Е. Фаворский и др.

16

Предмет биоорганической

ХИМИИ

Менделеев Дмитрий Иванович

(1834—19D7), русский химик, член-корреспондент Петербургской АН (1876). Окончил Главный педагогический институт в Петербурге (1855). Профессор Петербургского университета (1865— 1890), ушел в отставку в знак протеста против притеснения студенчества. Открыл периодический закон химическим элементов (1869) — один из основных законов естествознания. Автор фундаментальных исследований по химии, химической технологии, метрологии и др. Заложил основы теории растворов, предложил промышленный способ фракционирования нефти, изобрел Бездымный порох.

ния массы при химических реакциях, установили природу горения и окисления и дали доказательство химической природы веществ, выделяемых из животного и растительного сырья. Начало XIX в. характеризуется лавинообразным нарастанием количества работ по изучению природных веществ, в том числе представляющих интерес для медицины. И не случайно Й. Берцелнус считал, что именно в этот период фактически родилась органическая химия. В первом десятилетии XIX в. Ф. Сертюрнер выделил морфин из опиума, Л. Воклеи и П. Робике получили первую аминокислоту — аспара-гин, У. X. Волластон описал цистиновые камин, а М. Шеврель открыл холестерин и разделил все жиры на омыляемые и неомыляе-мые.

Последующие работы Ф. Вёлера, первые химические синтезы природных веществ окончательно укрепили позиции этого направления. Оно получило научную основу после создания теории строения органических соединении (А. М. Бутлеров, Ф. А. Кекуле, А. С. Купер) и открытия Д. И. Менделеевым периодического закона (1869).

Принято считать, что работы П. Эрлиха по синтетическим противомалярийным средствам (с. 655), в первую очередь по метилено-вой сини и ее аналогам, ряд его исследований в других направлениях знаменуют собой рождение современной химиотерапии. Химиотерапия сразу стала и сейчас остается одним из важнейших разделов биооргаиической химии в сфере медицины — прежде всего в том, что касается изучения связи между строением и биологическим действием синтезируемых веществ.

Если же кратко продолжить историю становления химиотерапии, то прежде всего надо упомянуть впервые введенные П. Эрлихом в практику производные мышьяковой кислоты. В 1904 г., нанимаясь этими соединениями, он получил первый препарат против возбудителя сифилиса (бледной спирохеты) — сальварсан; вскоре был синтезирован водорастворимый аналог — неосальварсан. Сегодня эти препараты практически не применяются, хотя их изучение продолжается. Недавно установлено, что в действительности сальварсан представляет собой смесь циклических и линейных олигомеров и полимеров.

Важным этапом в развитии химиотерапии до наступления эры антибиотиков нвло считать создание мощных антимикробных средств, эффективных против грампо ложительных и грамотрицательных бактерий, что связано с ломнлением сульфамидных препаратов.

Простейший представитель этой группы — амид сульфаннловой кислоты, или сульфаниламид (белый стрептоцид),— был известен еще с 1908 г. как один из компонентов при синтезе красителей; его второе рождение произошло в 1935 г., когда Г. Домагк в Германии открыл антимикробную активность пронтоэила, или красного стрептоцида. Было установлено, что пронтозил неактивен in vitro, но проявляет эффект in vivo, поскольку при разложении в организме превращается в активный сульфаниламид Механизм бактериостатического действия сульфамидов связан с их вмешательством в биосинтез фолиевой кислоты — соединения, необходимого для жизнедеятельности бактерий. Как известно, фолиевая кислота представляет собой М-птероил-1_-глута ми новую кислоту; благодаря химическому сходству с пара-аминобензонной кислотой (ПАБК) сульфаниламиды блокируют ее вкчючение в фолневую кислоту. Нарушение же синтеза фолиевой кислоты препятствует образованию из нее фолнновой (5.6,7,8-тетрагидрофолиевой) кислоты, которая необхо дима для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот. 8 тканях человека это не происходит, так как они утилизируют уже готовую фолневую кислоту, чем и объясняется избирательность действия сульфаниламидов.

Среди сульфамидных препаратов, применяемых и в настоящее время (их синтезировано более 50 ООО), наиболее известны сульфадимезин, норсульфазол, альбуцид фталазол, этазол, сульфадиметокенн и др.

Развитие исследований по химии природных веществ, предшествовавшее становлению биоорганической химии, продолжалось нарастающими темпами вплоть до середины нашего века. Вслед за алкалоидами, терпенами и витаминами в орбиту этой науки оказа-

лись вовлеченными стероиды, ростовые вещества, антибиотики, про- 17

стагландины... -

Вероятно, общий размах работ по изучению и и зко моле кул яр ных Предмет биоорганической

биорегуляторов ие ослабевает и в наше время — каждый год по- химии являются десятки тысяч новых природных соединений и нх синтети ческих аналогов, сотни соединений производятся промышленностью и широко используются в медицине, сельском хозяйстве и других сферах практической деятельности.

ОСНз

18

Предмет биоорганической

ХИМИИ

И все же не эта группа веществ определяет сегодня лицо биоорганической химии. С начала столетия, вначале робко, а затем все более уверенно повела наступление химия биологических полимеров, прежде всего нуклеиновых кислот и белков. Резко интенсифицируются исследования по углеводам, в том числе по полисахаридам, современные тенденции пробивают себе дорогу и в изучении лнпи доа как главных компонентов биологических мембран.

Сложность строения биополимеров, достигающих иногда гигантских размеров, потребовала перестройки всего методического арсенала химии природных веществ, формирования новых принципов их структурного анализа и синтеза, основанных на широком использовании вычислительной техники. Естественно, эта перестройка революционизировала и изучение ниэкомолекулярных соединений, сделав его более динамичным и надежным. Исследование биополимеров и биорегуляторов, во всем их своеобразии и единстве, и составляет основное содержание биоорганической химии наших дней.

БЕЛКИ

И ПЕПТИДЫ

Строение белков и пептидов

Химический синтез

и химическая модификация

Роль белков и пептидов в биологии

20

Белки и пептиды

Гарней (Harveyl Уильям (1578—1457). английский врач, основатель современной физиологии Окончил Кембридж ский университет (1597), с 1609 г. преподавал в Королевском университете. Основатель учения о кровообращении.

Схема I. Биологические функции белков.

Белки, или протеины,— важнейший класс биологически активных веществ. Они играют ключевую роль в клетке, присутствуют в виде главных компонентов в любых формах живой материи, будь то микроорганизмы, животные или растения. Без белков невозможно представить себе жизнедеятельность, жизнь; и именно в этом смысле и сегодня сохраняет свое значение определение Ф. Энгельса: «Жизнь есть способ существов

страница 3
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

Скачать книгу "Биоорганическая химия" (11.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(28.06.2017)