Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 16
Текст из файла (страница 16)
рис. 3). Некоторые гормоны представляют собой катехоламины, как, например, адреиалии (48) — гормон, выделяемы к е ый корой надпочечников, запускающий окислительную пе, рера ботку гликогена в процессе интенсивной мышечной р ° ной аботы, в том числе в стрессовых ситуациях. Во многих растениях синтезируются сложные, обычно характерные для данного вида амины, обладающие разнообразным биологическим действием и объединяемые под общим названием алкалоидм. В настоящее время выделено и исследовано более пяти тысяч различных алкалоидов. К их числу относятся такие широко известные вещества, как лгорфии (49), используемый в качестве болеолящего средства, который добывают из специальных видов мака; кокаин (50), выделяемый из листьев кокаинового куста и широко применяемый для местного обезболивания; знаменитый антималярийпый препарат тики,, р ггигг, 1, соде жащийся в коре хинного дерева; кофеин (52) — возбуждающий компонент чая и кофе — и многие другие: Большую группу природных соединений растительного происхождения, насчитывающую тысячи изученных представителей, составляют терпены — компоненты эфирных масел и смол, построенные из нескольких, р д не е ко частично окисленных изопреновых фрагментов.
В качестве примеров можно привести такие хорошо изве стные вешесгва как калгфора (53) и лгеитол (54). Среди терпенов имеются соединения, с помощью б1 которых растения привлекают насекомых-онылнтелей, Так, оэсьнььь из комнонен тов нектара шиповника является ьераииол (55) '1'ерпены, входящие в состав слш хвойных деревьев, защищают их от микроорганизмов н вредных насекомых: 'Ь' снэй!! ОН ОН СН / нс сн, НзС С Нэ Большую и чрезвычайно важную в и!эаьсччь ьесьсоьь отношении группу природных органических соединений составляют аэпээибьэаьээики — вещества микробного происхождения, выделяемые специачьныэш вндамн микроорганизмов и подавляющие рост других, конкурирующих мнк!эооргакнзмов. Открытие и применение антибиотиков произвело в !О-е годы революцию в лечении нвфекцнокных заболеваний, вызываемых бактериями.
Следует отметить, что на впрусы в подавляющем большннстве случаев антнбнотшсо не действуют и нрнльененне нх в качес ь ве противовирусных нренаратов неэффективно. Первыми в практику бьин введены анп~бпоэчььсн группы чекициллииа (56). Примерами их могут слуэьнть беэээьэ.,ьььеььиьььэлльнь (56 а) н кипициллнч (56 б). Сходны с ними но строению антибиотики группы цефалосиарнноа, и!эймером которых может служить цефа.вицин С (57): н н — с(~ 2 О НН вЂ” С !! НО 3 ОН ОН ОН ОН Сн,Он он ннснэ ННСОСНССэ / ~ снон — сн — сн,он н, э ОН нэ ОННэ ОН осн, ацихлин (60).
Один из самых эффективных нротивоту ! у. бе ш лезных нренаратов— рацихлин с т н эона энотььческнх РНК-нолиантибнотик рифа ивицин (6 ! ) — блокирует рабо у РНК, — связываясь с ферментом, е аз — феэмеитов, каталнзируюьцнх биосинтез РН <,— с 1'НК-полные азами но в то же время н е обладает способностью связываться с. !э зукариот: СОО СОО ааа,!! а) К = С,Н,СПэ— б) К = Сайьс(ййэ) П— Общим у этих антибиотиков является наличие ьЗ-эьакталььього кольца. Меха-) низм действия нх состоит в торможении одной нз стадий форлшровання муреина —; пептидогликана, формирующего клеточную стенку бактерий.
Антибиотики чрезвычайно разнообразны как но яшнческой природе, так и по механизму действия. Некого!эььс нз широко используемых антибиотиков взаимодействуют с рибосомамн бактерий, тормозя бносннтез белка в баьсчэе!эььальььых клетках, в то же время практически не взаимодействуют с эука!энотнческнмн рибосомами. Поэтому они губительны для бакте!эьноьь,ььэах кчеток н мз.чо токсн ы ны для человека н животных. К их чнсчу относятся такие хорошо известные антибиотики, как сьчретчкиацич (58), хлора ифенихол (лево.чацетип) (59), шет- Π— Ь- МеЧз! — 6це ба г — !.— М еЧа 1-ь;! С -7(ь -О -Ча(-Ь- Р" ! ь.- рго-О -ча '=~=ТН" 0 Н Нэ О О ! СН3 И э едуются антибиотики, взанмодействующ ° Д ие с ДНК и этим нтенсивно нсследуь . нарушающие процессы, связанные с размн оженнем и эеализацней заложенной в икн с таким механизмом дейштвия ней наследственной информации.
Аььтььбььоть те нальиых препаратов не иснольобычно высокотоксичны и в качестве антнбакт.р зуются, но находят применение в хнмнотер анин злокачественных опухолей. сйольз емый в бнохнмььческнх нскачестве прильера можно нрнвестн широко н у следованиях ахгаиио,вицин д (62): Здесь Яаг — саркозин (й-меп>лглиции). ! ->>!етилвазпи связан эфирной связью с 0Н-группой треони на. Ряд живших организмов в качестве за>киты от потенциальных врагов вырабаты-. вают сильно ядовитые вещества — токсины. Многие из них являются белками, однако встречаются среди них и низкомолекулярные сло,кпые органические молекулы. В качестве примера такого вещества можно привести ядовитое начало бледной поганки — о-ажанияиш (ОЗ): Н>С СН (ОН)СН>ОН ~ I СН НН-С) Н вЂ” СΠ— НН вЂ” СН вЂ” СΠ— НН вЂ” СН;-СО СО СН ~СИЗ С НО Н СН вЂ” СН О=э Н ) ~СИ Н~~С Н ~МН СΠ— СН вЂ” НН вЂ” СΠ— СН вЂ” НН вЂ” СΠ— С~~ СН>СОНН, бо Это соединение специфично блокирует синтез эукариотических пи<)юрмационных РНК.
Для человека смертельной дозой является несколько миллиграммов этого токсина. 2.0. ЭЛВМГ1!'ГП1)Й СОС1ЛВ ЖИВОЙ М Л'1'11РИ И Органические соед>шелия, образу>он!не живую материю, состоят из общих для всех органических соединений углерода и водорода, в большом числе случаев в них входят так>не кислород, азот, ряд важных соединений содержат серу и фосфор. Эти же элементы представлены в живой природе и в виде целого ряда неор ганических соединений, прежде всего воды, солей аммония, карбонатов, сульфа тов, орто- и пирофосфатов, и являются главными биогеиными элементами. Вмес те с тем функционирование живой материи требует участия целого ряда други. элементов,как металлов, так и неметаллов.
Из неметаллов помимо уже упомянутых в первую очередь следует отмеги хлор, который в виде аоиоиов участвует в созда>ии солевой среды и, кроме тог иногда входит в состав органических саед>шопий, как эю у,ке было иродемон трироваио на примере хлорамфеникола (59). Для поддержания определенной ионной силы и создания буферной сред необходимо участие однозарядных катионов — ионов а>лл>он>ля, натрия и кали Эти катионы в биологических системах ие являются взаимозаменяемыми, и с ществуют специальные механизамы, ноддержива>ощие иеобходимьш баланс меж ними. Об одном из них, )(,.'>а-зависи»ой ЛТФазе, вкратце говорилось в 1 2.1.
Из неметаллов седьмой группы периодической системы элементов достовер установлено участие в некоторых процессах жизнедеятельности органически соединений иода. Иод входит в состав гормонов щитовидной железы — нроизвод ных аминокислоты тирозина — тиронина и тироксина, о с держащих соответственно три или четыре атома иода, соединенных с бензольным ко, . С льцоч этим свя вана повышенная опасность попадания в организм радиоа ' ктивиых изотопов иода которые, накапливаясь в щитовидной железе, вызывают ее повреждение.
В то же время, будучи использованы в малых дозах, они облегчают наблюдение за состоянием щитовидной железы по ислускаемому э->лзлучению. Из неметаллов >нестой группы помимо серы в некоторых процессах жизнедеятельности участвуют соединения селена, главным об зо а м в виде селенового аналога — цистеина (селеноцистеин). Последний входит в состав некоторых ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции. Кремний довольно широко раснространеп у некоторых типов организмов, в том числе у некоторых групп растений, губок и моллюсков Так, из 5)Р> построен скелет одноклеточных т диатомовых водорослей, являю!цихся важным компоне— том фи опланктона.
У моллюсков он составляет осно з б . В на у цов. незначительном количестве к емн> р > содержится в некоторых тканях высших животных — в хрящах и связках его со е ж д р ание мо>кет достигать нескольких сотых долей нроцента, По-видимом, в ви е э д "иров ортокремниевой кислоты он принимает участие в сшивке полнсахаридных цепей Из щелочно-эе е м льных металлов в биололч>ческих системах повсеместно распространены магний и кальций. Многие эфиры и ангидриды фосфорной кислоты функциони ют в ви е д магниевых солей. Концентрация ионов магния в клетках имеет исключительн льно ва.кное значение для поддержания целостности и функционирования >ибос ом, т.е.
для синтеза белков. Кроме того, магшлй входит в состав хло о нлла — основного пигмента зеленых растений, непосредственно поглощающего кванты видимого света для использования их энергии при фотосинтезе, Ионы коль я ци принимают участие в регуляции ряда важных клеточных процессов, в том чис числе мышечного сокращения и друплх двигательных функций. КРоме того, нерастворимые соли кальция участвуют в формировании опорных структур: фосфат кальция — в формировании костей, карбонат кальция — в образовании раковин кюллюсков. Ряд ионов металлов, в с о:новиом четвертого периода периодической системы элементов; иг>ает важи ю у роль в качестве кофакторов белков при выполнении ими каталитическпх и неко некоторых других функций.
Среди них приоритетное место занимает железо. В 1.! уже говорилось о железоиорфирииах, которые, связываясь с белками, об разуют >сжопрон>ендьл — комилексы, выполняю>цие ряд жизненно важных л нк и . > ун ций. Среди них имеются и ферменты, например уже упоминавшаяся каталаза, и переносчики кислорода (гемоглобин), и переносчики электронов К числ и у оследних относится Чишохро.н с — гемонротеид, об>азованный небольшим бел ! белком, который двумя остатками цистеина связ~н >лол>а>ле>лтио с гемом по его виниль!ым ильным радикалам. Цитохроьл с является участником одного из важнейших и о р цессов в биосфере, свойственного всем аэробпым оргаиизмам,— нереноса электронов от ХМ! П к О,.
Наряд с гемон нротеидами широко распространены белки, содержаише железо в виде железосе>ных 1 ных кластеров (нс>е,иинооое железо). Эти белки игра>от вал<ну>О Роль в многочислен ленных процессах переноса электронов — нрп фотос>штезе, окислительном осл о ' >'орилировании, для восстановления азота до алл>лиана азотл!>и>лсирующими бакте > У актериями. !! апболее изучены железосерные белки из хлорооластов зеленых астени й ний н бактериальные белки, известные под общим названием Фср- 65 н но -Д о Нти-С-Нт сн СЮ нн 2 сн, а ,сн,с тийт рсдаксинм. Многие из нпх выделены в индивидуальном виде. Атомы железа ферредоксинах связаны с белком через атомы серы остатков цистеин (С . ) цистеина ( уе) и кроме того, соединены между собой мостиками пз атомов серы Н априлсер, струка тура железосерного фрагмента ферргдоксина из листьев шпината имеет вид Встречаются и ферредоксины с более сложными кластерами.
Например, ферредоксин из пурпурной серной бактерии С)сгоаас)шп имеет в своем составе клас тер из четырех атомов железа и четырех мостиковых атомов серы !рис. 8) Медь является кофактором значительного числа ферме то, и в, катализирующи окислительно-восстановительные процессы.
Среди ферментов, содержащих ион меди, особо следует упомянуть ииплагро,и с аксидазу, фермент, каталпзпрующп окисление восстановленной формы цитохрома с кислородом в цепи переноса электронов от МАГ) Н к От. 3 а н чительное число ферментов с довольно разнообразным механизмом действия содержат в качестве к ф офактора ионы цинка. Среди ппх уже упоминавшался карбоангидраза. Цинк входит в качестве обязательного компонента во многие' ферменты, участвующие в биосинтезе нуклеиновых кислот — РНК- и ДИК-полимеразы, а также в некоторые ферменты, катализирующие гидролиз пептидных связей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
