Биоорганическая химия

Лекция 1
Содержание курса
Лекция 2
Лекция 3
Лекция 4
Лекция 5
Лекция 6
Биологически важные классы поли- и гетерофункциональных соединений.
Витамины и коферменты.
Азотсодержащие и гетероциклические соединения.
Низкомолекулярные биологически-активные соединения
Азотистые основания. Нуклеотиды и нуклеозиды.
ДНК и РНК
Липиды

Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии
Оглавление
Липиды
Биологические липиды представляют собой химически разнородную группу соединений, общим и определяющим свойством является нерастворимость в воде.
Липидомика занимается классификацией липидов и их функций. Была введена новая система номенклатуры липидов.

Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии
Оглавление
Жирные кислоты
ЖК – это карбоновые кислоты с углеводородными цепями длиной от 4 до 36 углеродных атомов

Оглавление
Упаковка жирных кислот в стабильные агрегаты
Плотность упаковки зависит от степени насыщенности.
Наличие цис-двойной связи в олеиновой кислоте ограничивает вращение и образует жёсткий изгиб в углеводородном хвосте.
Полностью насыщенные жирные кислоты в вытянутой форме организуются в квазикристаллические матрицы, стабилизирующиеся гидрофобными взаимодействиями.
Присутствие цис-двойных связей мешает образованию плотной упаковки и приводит к менее стабильным агрегатам.
Карбоксильная группа
Углеводородный хвост
Насыщенные жирные кислоты
Смесь насыщенных и ненасыщенных ЖК
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Триацилглицериды
Простейшими липидами, построенными из ЖК являются триацилглицериды, называемые также триглециринами, жирами и нейтральными жирами.
В состав триацилглицеринов входят три остатка ЖК
Триацилглицериды представляют собой неполярные гидрофобные молекулы, практически нерастворимые в воде.
ФУНКЦИИ
В большинствах клеток эукариот триацилглицериды образуют особую фазу микроскопических масляных капелек в водном цитозоле, работая «хранилищем» метаболического топлива.
Выполняют механическую функцию, предохраняя внутренние органы от вибраци .
У некоторых животных триацилглицериды, находящиеся под кожей, служат для теплоизоляции при низких температурах.
Учавствуют в процессе изменения плавучести у кашалотов.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Жировые депо в клетках
Поперечный срез четырёх адипоцитов морской свинки.
Поперечный срез клетки семядоли из Arabidopsis
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Жирнокислотный состав трёх пищевых жиров
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Воска
Воска — распространённые в растительном и животном мире сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов.
Очень устойчивы, нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в бензине, хлороформе, эфире.
По происхождению воски можно разделить на животные: пчелиный вырабатывается пчёлами; шерстяной (ланолин) предохраняет шерсть и кожу животных от влаги, засорения и высыхания; спермацет добывается из спермацетового масла кашалотов; растительные воски покрывают тонким слоем листья, стебли, плоды и защищают их от размачивания водой, высыхания, вредных микроорганизмов, иногда в качестве резервных липидов входят в состав семян (т. н. «масло» жожоба); ископаемый воск (озокерит) состоит главным образом из предельных углеводородов.
Пчелиный воск выделяется специальными железами медоносных пчёл, из него пчёлы строят соты.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Типы липидов
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Глицерофосфолипиды
Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты.
В их состав входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и обычно азотсодержащие соединения.
Для всех глицерофосфолипидов характерно, что одна часть их молекул (радикалы R1 и R2) обнаруживает резко выраженную гидрофобность, тогда как другая часть гидрофильна благодаря отрицательному заряду фосфорной кислоты и положительному заряду радикала R3.
Из всех липидов глицерофосфолипиды обладают наиболее выраженными полярными свойствами. При помещении глицерофосфолипидов в воду в истинный раствор переходит лишь небольшая их часть, основная же масса липидов находится в виде мицелл.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Глицерофосфолипиды
Фосфатидная кислота
Фосфатидилэтаноламин
Фосфатидилхолин
Фосфатидилсерин
Фосфатидилглицерол
Фосфатидилинозитол 4,5-бифосфат
Кардиолипин
Этаноламин
Холин
Серин
Глицерол
Фосфатидил-глицерол
мио-Инозит-4,5-бифосфат
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Плазмалогены
От глицеролипидов плазмалогены отличаются тем, что вместо одного остатка высшей жирной кислоты содержат остаток α, β-ненасыщенного спирта, который образует простую связь (в отличие от сложноэфирной связи, образуемой остатком жирной кислоты) с гидроксильной группой глицерина в положении С-1:
Плазмалоген
Фактор активации тромбоцитов
Сердечная ткань позвоночных уникально богата липидами с простой эфирной связью , около половины сердечных липидов составляют плазмалогены.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Галактолипиды
Галактолипиды – липиды, преобладающие в растительных клетках.
В них один или два остатка галактозы связаны с атомом С3 1,2-диацилглицерина гликозидной связью.
Галактолипиды локализованы в тилакоидах мембраны хлоропластов, на их долю приходится 70-80% всех мембранных липидов сосудистых растений.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Липиды с простыми эфирами у архей
Мембранные липиды архей содержат длинноцепочечные (32 атома углерода)разветвленные углеводороды, каждым концом соединенные с глицерином.
В полностью вытянутом виде липиды архей простираются на всю ширину наружной мембраны.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Сфинголипиды
Сфингозин
Жирная кислота
Сфинголипиды — это класс липидов, относящихся к производным алифатических аминоспиртов. Они играют важную роль передаче клеточного сигнала и в клеточном распознавании. Особенно богата сфинголипидами нервная ткань.
Основу сфинголипидов составляет сфингозин, связанный амидной связью с ацильной группой (например, с жирной кислотой). При этом несколько возможных радикалов связаны со сфингозином за счёт эфирной связи. Простейший представитель сфинголипидов — церамид.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Классификация сфинголипидов
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Классификация сфинголипидов
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Сфинголипиды и группы крови
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Холестерол
Оглавление
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Функции холестерола
Оглавление
Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны играет роль модификатора бислоя, придавая ему определённую жёсткость за счёт увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов. Таким образом, холестерин — стабилизатор текучести плазматической мембраны.
Холестерин открывает цепь биосинтеза стероидных половых гормонов и кортикостероидов.
Холестерин служит основой для образования жёлчных кислот и витаминов группы D.
Холестерин участвует в регулировании проницаемости клеток и предохраняет эритроциты крови от действия гемолитических ядов.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Структура хиломикрона
Холестерин нерастворим в воде и в чистом виде не может доставляться к тканям организма при помощи основанной на воде крови. Вместо этого холестерин в крови находится в виде хорошо растворимых комплексных соединений с особыми белками-транспортерами, так называемыми аполипопротеинами. Такие комплексные соединения называются липопротеинами.
Существует несколько видов аполипопротеинов, различающихся молекулярной массой, степенью сродства к холестерину и степенью растворимости комплексного соединения с холестерином (склонностью к выпадению кристаллов холестерина в осадок и к формированию атеросклеротических бляшек).
Различают следующие группы: высокомолекулярные (HDL, ЛПВП, липопротеины высокой плотности) и низкомолекулярные (LDL, ЛПНП, липопротеины низкой плотности), а также очень низкомолекулярные (VLDL, ЛПОНП, липопротеины очень низкой плотности) и хиломикрон.
К периферийным тканям холестерин транспортируется хиломикроном, ЛПОНП и ЛПНП. К печени, откуда затем холестерин удаляется из организма, его транспортируют аполипротеины группы ЛПВП.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Желчные кислоты
Же́лчные кисло́ты — монокарбоновые гидроксикислоты из класса стероидов.
Желчные кислоты — производные холановой кислоты С23Н39СООН, отличающиеся тем, что к её кольцевой структуре присоединены гидроксильные группы.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Желчные кислоты
Основными типами желчных кислот, имеющимися в организме человека, являются так называемые первичные желчные кислоты (первично секретируемые печенью): холевая кислота и хенодезоксихолевая кислота , а также вторичные (образуются из первичных желчных кислот в толстой кишке под действием кишечной микрофлоры): дезоксихолевая кислота (3α, 12α-диокси-5β-холановая кислота), литохолевая , аллохолевая и урсодезоксихолевая кислоты. Из вторичных в кишечно-печёночной циркуляции во влияющем на физиологию количестве участвует только дезоксихолевая кислота, всасываемая в кровь и секретируемая затем печенью в составе желчи.
холевая кислота
хенодезоксихолевая кислота
дезоксихолевая кислота
литохолевая
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Липиды как сигнальные вещества, кофакторы и пигменты
Фосфатидилинозиты и производные сфингозина работают как внутриклеточные сигналы
Эйкозаноиды передают сигналы соседним клеткам
Летучие сигнальные вещества растений
Половые гормоны и минералокортикоидные гормоны
Витамины А, D, E, K
Природные пигменты
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Простагландины
Простагландины (Pg) — группа липидных физиологически активных веществ, образующиеся в организме ферментативным путём из некоторых незаменимых жирных кислот и содержащих 20-членную углеродную цепь.
Простагландины являются медиаторами с выраженным физиологическим эффектом.
Являются производными гипотетической простановой кислоты.
Простагландины вместе с тромбоксанами и простациклинами образуют подкласс простаноидов, которые в свою очередь входят в класс эйкозаноидов.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Простагландины
Впервые простагландин был выделен в 1935 году шведским физиологом Ульфом фон Ойлером из семенной жидкости, поэтому термин «простагландин» происходит от латинского названия предстательной железы (лат. glandula prostatica). Позже оказалось, что простагландины синтезируются во многих тканях и органах.
В 1971 году Джон Вейн обнаружил, что аспирин является ингибитором синтеза простагландинов. За исследование простагландинов он и шведские биохимики Суне Бергстрём и Бенгт Самуэльсон получили в 1982 Нобелевскую премию по физиологии и медицине
Джон Вейн
Бенгт Самуэльсон
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Простагландины
Простагландины находятся практически во всех тканях и органах. Они являются аутокринными и паракринными липидными медиаторами, которые воздействуют на тромбоциты, эндотелий, матку, тучные клетки и другие клетки и органы. Простагландины синтезируются из незаменимых жирных кислот (НЖК).
Промежуточный продукт образуется под действием фосфолипазы A2, который затем преобразуется либо по циклоксигеназному, либо по липоксигеназному пути. Циклоксигеназный путь синтезирует тромбоксаны, простациклин и простагландины D, E и F. Липоксигеназный путь синтеза, который активен в лейкоцитах и макрофагах, образует лейкотриены.
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Простагландины
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Простагландины
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии

Оглавление
Стероидные гормоны
Южный федеральный университет
Кафедра биохимии и микробиологии