Биоорганическая Химия

Изучает связь между строением орг. В-в и их биол. Ф-циями, используя в осн. Методы орг. И физ. Химии, а также физики и математики. Объекты изучения Б. Х. - биологически важные прир. И синтетич. Соединения, гл. Обр. Биополимеры, а также витамины, гормоны, антибиотики, прир. Феромоны и сигнальные в-ва, биологически активные в-ва растит. Происхождения, внутриклеточные регуляторы, а также синтетич. Регуляторы биол. Процессов - лек. Препараты, пестициды и др. К осн. Задачам Б. Х. Относятся. 1. Разработка методов выделения и очистки прир. Соединений. Характерная особенность Б. Х. - использование при этом специфич. Биол. Ф-ций изучаемого в-ва для контроля стадий очистки (напр., контроль чистоты антибиотика ведется по его антимикробной активности, гормона - по его влиянию на определенный физиол.

Процесс и т. Д.). 2. Определение строения и конфигурации изучаемого соед., для чего используют разл. Методы, в первую очередь химические. Гидролиз, окислит. Расщепление, расщепление по специфич. Фрагментам (напр., по остаткам метионина при установлении строения пептидно - белковых в-в, расщепление по 1,2-диольным группировкам углеводсодержащих в-в). Широко используются также физ. И физ.-хим. Методы -ЯМР, масс-спектрометрия, ЭПР, рентгеноструктурный анализ, мёссбауэровская спектроскопия и др. На основе глубокого изучения механизма широко используемых при изучении строения р-ций и влияния условий на их течение созданы и находят широкое применение автоматич. Устройства, обеспечивающие быстрое решение стандартных задач, особенно в аналит.

Химии пептидно-белковых в-в (анализаторы для определения количеств. Аминокислотного состава, секвенаторы для выяснения последовательности аминокислотных остатков и др. - см. Белки). Важное значение при изучении строения сложных биополимеров имеет использование ферментов, особенно специфично расщепляющих изучаемое в-во по строго определенным связям. Такие ферменты имеют очень большое значение в изучении пептидно-белковых в-в (трипсин, протеиназы, расщепляющие связи по остаткам глутаминовой к-ты, пролина и др. Аминокислотным остаткам), нуклеиновых к-т и полинуклеотидов (нуклеазы, рестриктазы), углеводсодержащих полимеров (гликозидазы, в т. Ч. Специфические - галактозидазы, глюкуронидазы и т. Д.). Для повышения эффективности применения хим.

И физ.-хим. Методов изучения структуры анализу подвергают не только прир. В-ва, но и их производные, содержащие характерные, специально вводимые группировки и меченые атомы, напр. Путем выращивания продуцента на среде, содержащей меченые аминокислоты или др. Радиоактивные предшественники, в состав к-рых входят тритий, радиоактивный углерод или фосфор. Достоверность данных, получаемых при изучении сложных белков, значительно повышается, если это изучение проводят в комплексе с исследованием строения соответствующих генов. 3. Разработка методов синтеза как самих прир. Биологически важных в-в, так и ряда их аналогов. Для относительно просто построенных низкомол. Соед. Встречный синтез до сих пор является важным критерием правильности установленной структуры.

Для биополимеров сравнение прир. В-ва с синтезированным образцом обычно не может служить надежным критерием правильности ранее определенной структуры. Однако, как и в случае низкомол. Соед., синтез биополимеров и их аналогов необходим для решения след. Важной задачи Б. Х. - изучения зависимости биол. Св-в от строения изучаемого в-ва. 4. Изучение зависимости биол. Действия от строения. Этот аспект Б. Х. Приобретает все большее практич. Значение. Весьма эффективные методы хим. И химико-энзиматич. Синтеза сложных биополимеров (в-в белково-пептидной природы, сложных полинуклеотидов, включая активно функционирующие гены) наряду со все более совершенствующейся техникой синтеза относительно более простых биорегуляторов, а также методы избират.

Расщепления биополимеров позволяют все глубже понимать зависимость биол. Действия от строения в-ва. Расширяющееся использование высокоэффективных ЭВМ дает возможность объективно сопоставлять многочисленные данные разных исследователей и находить общие закономерности. Найденные частные, а тем более общие закономерности, в свою очередь, стимулируют и облегчают синтез новых аналогов, что в ряде случаев (напр., при изучении пептидов, влияющих на деятельность мозга) позволяет находить практически важные синтетич. Соед., превосходящие иногда по нек-рым св-вам прир. В-ва. 5. Выяснение химизма взаимодействия биологически активного в-ва с живой клеткой или с ее компонентами. Решение этой задачи открывает возможности создания оптимально активных соед.

Определенного типа действия. Первые успехи в этом направлении уже достигнуты. В частности, выяснен механизм действия соед., способных связывать и переносить в клетке ионы металлов (напр., калия), т. Наз. Ионофоров. К таким в-вам относятся валиномицин и его аналоги. Б. Х. Сформировалась как самостоятельная область во 2-й пол. 20 в. На стыке биохимии и орг. Химии, на основе традиционной химии прир. Соединений. Ее развитие связано с именами Л. Прлинга (открытие спирали как одного из главных элеменов пространств. Структуры полипептидной цепи в белках), А. Тодда (выяснение хим. Строения нуклеотидов и первый синтез динуклеотида), Ф. Сенгера (разработка метода определения аминокислотной последовательности в белках и расшифровка с его помощью структуры инсулина), Дю Винь.

О (хим. Синтез биологически активного гормона окситоцина), Д. Бартона и В. Прелога (конформационный анализ), Р. Вудворда (полный хим. Синтез мн. Сложных прир. Соединений, в т. Ч. Резерпина, хлорофилла, витамина В 12) и др. Крупных ученых. В нашей стране в становлении Б. Х. Огромную роль сыграли работы Н. Д. Зелинского, А. Н. Белозерского, И. Н. Назарова, Н. А. Преображенского и др. Инициатором исследований по Б. Х. В СССР в нач. 60-х гг. Явился М. М. Шемякин. Им, в частности, были начаты работы но изучению циклич. Депсипептидов, к-рые впоследствии получили широкое развитие в связи с их ф-цией как ионофоров. В конце 60-х - начале 70-х гг. При синтезе в-в сложной структуры начали применять в кач-ве катализаторов ферменты (т. Наз. Комбинированный химико-энзиматич.

Синтез). Этот подход был использован Г. Кораной для первого синтеза гена. Использование ферментов позволило осуществить строго избирательное превращение ряда прир. Соед. И получить с высоким выходом новые биологически активные производные пептидов, олигосахаридов и нуклеиновых к-т. Наиб. Интенсивно в 70-х гг. Развивались. Синтез олигонуклеотидов и генов. Исследования клеточных мембран и полисахаридов. Анализ первичной и пространств. Структур белков. В кач-ве примера можно указать на успешное изучение структуры важных ферментов (трансаминаза,галактозидаза, ДНК-зависимая РНК-полимераза), защитных белков (глобулины, интерфероны), мембранных белков (аденозинтрифосфатазы, бактериородопсин). Большое значение приобрели работы по изучению строения и механизма действия пептидов - регуляторов нервной деятельности (т.

Наз. Нейропептиды). Б. Х. Тесно связана с практич. Задачами медицины и с. Х-ва (получение витаминов, гормонов, антибиотиков и других лек. Ср-в, стимуляторов роста растений и регуляторов поведения животных и насекомых), хим., пищ. И микробиол. Пром-сти. В результате сочетания методов Б. Х. И генетической инженерии стало возможным практич. Решение проблемы получения сложных биологически важных в-в белково-пептидной природы, включая такие высокомолекулярные, как инсулин человека, интерферон, гормон роста человека. Лит. Шемякин М. М., "Ж. Всес. Хим. Об-ва им. Д. И. Менделеева", 1971, т. 16, №2, с. 122-44. Овчинников Ю. А., вкн. Октябрь и наука. [1917-1977], М., 1977, с. 393-416. Дюга Г., Пенни К., Биоорганическая химия, пер. С англ. М. 1983. Ю. А. Овчинников. .