Опыт № 2. Обнаружение пентоз в продуктах гидролиза нуклеотидов.

а) Количественная реакция на пентозу (проба Молиша).

К 5 каплям гидролизата дрожжей добавьте 3 капли 1% спиртового раствора тимола. Перемешайте и по стенке пробирки осторожнро прилейте 20-30 капель концентрированной серной кислоты. При встряхивании на дне пробирки образуется продукт конденсации фурфурола с тимолом красного цвета. При взаимодействии концентрированной серной кислоты с пентозами происходит их дегидратация с образованием фурфурола, который дает с тимолом продукт конденсации красного цвета.

б) Реакция на рибозу и дезоксирибозу.

К 5 каплям гидролизата дрожжей добавьте 20 капель 1% раствора дифениламина и кипятите в водяной бане в течение 15 мин: при этом появляется сине-зеленое окрашивание. Дифениламин с дезоксирибозой дает синее окрашивание, а с рибозой-зеленое.

Схемы реакций:

 

Вопросы:

1. Для каких целей может быть использована проба Молиша в качественном анализе?

Опыт 3. Обнаружение фосфорной кислоты в продуктах гидролиза нуклеотидов.

К 5 каплям гидролизата прилейте 10 капель молибденового реактива и прокипятите на пламени спиртовки. При этом жидкость окрашивается в лимонно-желтый цвет. Пробирку охладите в струе холодной воды. На дне пробирки появляется кристаллический лимонно-желтый осадок фосфорномолибденовокислого аммония.

Схема реакции:

 

 

 

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Реакции алкилирования азотистых оснований используются для изучения структуры нуклеиновых кислот. Сравните силу нуклеофильных реакционных центров гуанина и напишите схему реакции метилирования гуанина диметилфосфатом в нейтральной среде.

2. При изучении структуры нуклеиновых кислот проводят реакции ацилирования продуктов гидролиза. Например, при действии на цитидин бензоилхлорида в безводном пиридине при 100^°С образуется петтаацилированное производное.

В мягких щелочных условиях избирательно снимаются бензоильные группы, связанные с гидроксильными группами углевода и атомом N₃, но сохраняется бензоильная группировка у экзоциклического атома азота. Укажите реакционные центры, по которым протекают данные реакции, напишите схемы реакций, укажите их тип и механизм.

3. Для анализа структуры нуклеиновых кислот используются реакции аминогрупп нуклеиновых оснований с формальдегидом. Напишите схему такой реакции на примере гуанозин-5-монофосфата, укажите ее тип и механизм.

4. Напишите строение участков цепи и-РНК, полученных в процессе транскрипции смысловой цепи ДНК с последовательностью нуклеотидов ГТЦ и АГТ.

5. Напишите строение участка смысловой цепи ДНК, если известно, что в комплементарной цепи им соответствует последовательность АТЦ и ЦТГ.

6. Напишите строение участка цепи т-РНК комплементарной последовательности нуклеотидов ГУЦ в составе и-РНК.

7. Приведите строение пар комплементарных азотистых оснований, входящих в состав ДНК, укажите водородные связи между ними.

8. Щелочной гидролиз до мононуклеотидов применяется для определения мононуклеотидного состава РНК. Напишите возможные продукты гидролиза в щелочной среде динуклеотида А-Ц.

9. Характерной особенностью поведения РНК в кислой среде является изомеризация природной 3^/®5^/-фосфодиэфирной связи в 2^/®5^/-фосфодиэфирную. Этот процесс конкурирует с реакцией гидролиза в кислой среде. Напишите схемы обоих процессов, укажите типы связей, которые подвергаются гидролизу в кислой среде на примере динуклеотида Г-У.

10.При лечении злокачественных новообразований используют антиметаболиты пиримидинового и пуринового рядов 5-фторурацил и 6-меркаптопурин. Напишите их структуру и объясните механизм их действия.

11.При катаболизме гуанозин-5 монофосфата в организме человека происходят последовательные превращения:

12.При катаболизме аденозин-5`–монофосфата происходит последовательносе превращение его в ксантин Напшите схемы реакций.

13.На первых стадиях катаболизма пиримидиновых азотистых оснований происходит восстановление урацила и тимина с образованием полностью гидрированного гетероциклического кольца, затем происходит гидролиз амидной связи между N₃-C₄. Напишите схемы реакций этих превращений.

Расщепление цитозина происходит по той же схеме после предварительного его дезаминирования. Напишите схему реакции дезаминирования цитозина.

14.Одним из механизмов токсического действия нитритов является взаимодействие их со вторичными аминами с образованием N-нитрозодиалкиламинов. Нитрозосоединения повреждают структуру ДНК путем алкилирования азотистых оснований. Таким путем из гуанина образуется N₇-метилгуанин. Алкилирование дестабилизирует гликозидную связь и приводит к потере из структуры ДНК соответствующих оснований, вызывая мутации.

Напишите схемы реакций образования N-нитрозодиметиламина и алкилирования с его участием гуанина в положение N₇.

15. Из мицеллия Cordyceps militaries выделен нуклеозид-антибиотик кордицепин, который отличается от аденозина только отсутствием атома кислорода в положении 3` остатка рибозы. Напишите его структуру и объясните, с чем связана его антибиотическая активность.

16. Нуклеозид-антибиотик пуромицин может быть гидролизован по положениям (1) и (2). Какие связи по химической природе подвергаются гидролизу, в каких условиях протекает гидролиз? Напишите схемы реакций гидролиза пуромицина.

 

17. В результате кислотного гидролиза нуклеотида получены аденин D-рибоза и фосфорная кислота в эквимолярном соотношении. Можно ли на основании этих данных однозначно определить структуру исходного нуклеотида? Приведите структуры нуклеотидов, которым соответствует такой результат гидролиза.

18. Фермент алкоголь дегидрогеназа катализирует обратимую реакцию превращения этанола в этаналь при участии кофермента НАД⁺. Напишите схему реакции переноса гидридного иона, протекающем в процессе окисления этанола в организме человека.

19. С участием АТФ в организме человека осуществляется перенос фосфатных групп-фосфорилирование. Реакции фосфорилирования, идущие с образованием сложноэфирной связи, имеют место в метаболизме углеводов. Напишите схемы реакций фосфорилирования глюкозы с участием АТФ.

21. Реакции фосфорилирования с участием АТФ, идущие с образованием ангидридных связей, имеют место при активации аминокислот в процессе биосинтеза белка. Напишите схему образования лейциладенилата при взаимодействии лейцина с АТФ. Укажите реакционные центры, по которым протекает реакция.

Сводные вопросы коллоквиума №2 (Модуль №3).

Билет состоит из трех вопросов:

1-е вопросы содержат теоретический материал по разделам

- Моносахариды;

- Ди- и полисахариды;

- Природные a-аминокислоты;

- Пептиды и белки;

- Нуклеиновые кислоты

(с.171-282 конспекта лекций)

2-е вопросы предлагаются для проверки знания структуры отдельных представителей:

- оксо- и циклические формы биологически важных моносахаридов;

- ионные формы аминокислот при различных значениях рН растворов;

-структуру дипептидов по названиям;

- структуру нуклеозидов, нуклеотидов и динуклеотидов.

3-и вопросы выявляют умения написать схемы реакций, обозначить графически реакционные центры, указать тип и механизм отдельных реакций:

 

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

 

______________________________________________________________

 

______________________________________________________________

______________________________________________________________

 

______________________________________________________________

 

ЗАНЯТИЕ 17.

КОНТРОЛЬ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ.

ЦЕЛЬ: Контроль умений:

- классифицировать органические соединения по природе функциональных групп;

- определять в структуре биологически важных молекул реакционные центры (кислотные, основные, электрофильные, нуклеофильные), оценивать их силу и реакционную способность соединений;

- определять в структуре биологически важных молекул хиральные центры, писать проекционные формулы Фишера, называть их по D-, L- стереохимической номенклатуре.

Контроль навыков:

- проведения качественных реакций на важнейшие функциональ ные группы, непредельность, кислотно-основные и восстанови тельные свойства органических молекул;

- использования справочников физико-химических величин и табличных данных;

- проведения простейших химических экспериментов с после дующим анализом и оформлением результатов в виде протокола;

- безопасной работы в химической лаборатории.

 

Первые вопросы экзаменационных билетов по практическим навыкам содержат структуры соединений для классификации по функциональным группам и обозначения реакционных центров, во вторых вопросах представлено экспериментальное задание.

Примерный вариант билета по практическим навыкам:

ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовой экзамен по биоорганической химии

лечебный факультет, 1 курс

ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ

Билет №

1. Классифицируйте соединение по функциональным группам. Выделите в его составе реакционные центры соответствующих классов органических соединений:

 

2. Определите, какое из двух соединений присутствует в задаче № 150: