БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Розділ 1. БУДОВА Й РЕАКЦІЙНА ЗДАТНІСТЬ БІООРГАНІЧНИХ СПОЛУК

1.3. Окремі класи біоорганічних сполук та їхнє біологічне значення

1.3.5. Гетерофункціональні сполуки

До гетерофункціональних сполук належать сполуки з різними функціональними групами. Вони становлять більшість природних сполук, біомолекул і значну кількість лікарських засобів. Загальна формула гетерофункціональних сполук: X-R-Y, де Х — NН₂-група (амінокислоти), ОН-група (гідроксикислоти), СО-група (оксо-(кето)-кислоти). В усіх перерахованих сполук Y-групою є карбоксильна група. Ще однією важливою групою гетерофункціональних сполук є аміноспирти й амінофеноли, в яких Х- та Y-групами є ОН- і NН₂-групи відповідно.

Похідними карбонових кислот є гідроксикислоти. Це речовини, у структурі яких одночасно присутні ОН- і СООН-групи. Гідроксикислоти поділяють на аліфатичні й ароматичні (феноло- кислоти розглянуто вище). Кількість СООН-груп визначає їхню основність, а кількість ОН-груп - атомність. Ізомери аліфатичних гідроксикислот визначаються взаєморозміщенням СООН- і ОН-груп: α, β, γ, δ. Гідроксикислоти є інтермедіатами обміну речовин і утворюються в організмі при метаболізмі вуглеводів, амінокислот і жирних кислот. Найважливішими з них є яблучна, лимонна, ізолимонна та інші кислоти. Ця група речовин має властивості, які визначаються і карбоксильною, і гідроксильною групами. За карбоксильною групою гідроксикислоти утворюють солі, аміди, галогеноангідриди, складні ефіри:

За ОН-групою гідроксикислоти утворюють алкоголяти, прості та складні ефіри. При окисненні гідроксильної групи утворюються оксокарбонові кислоти. Окиснення гідроксикислот у біохімічних системах також відбувається шляхом їхнього дегідрування дегідрогеназами за участю акцептора атомів водню - коферментом нікотинамідаденіндинукдеотидом (НАД; розд. 7.3). Прикладом таких реакцій є реакція окиснення молочної кислоти до піровиноградної кислоти киснем (1) і шляхом дегідрування дегідрогеназами (2):

При дегідратації гідроксикислот утворюються циклічні структури - лактиди й лактони, які мають відповідно 2 і 1 складно- ефірний зв'язок. Для утворення однієї молекули лактиду необхідна наявність двох молекул α-гідроксикислот; лактони ж є «внутрішніми ангідридами» відповідних γ- і δ-гідроксикислот, тобто утворюються функціональними групами однієї й тієї самої молекули. Прикладом фізіологічно активного лактону є вітамін С:

Оксокарбонові кислоти (оксокислоти: альдегідо- й кетокислоти) виявляють хімічні властивості, характерні як для карбонових кислот, так і для альдегідів і кетонів. Ці кислоти відіграють провідну роль у процесах анаеробного гліколізу (піровиноградна кислота), є інтермедіатами циклу Кребса (щавлевооцтова та α-кетоглутарова кислоти) і проміжними продуктами окиснення жирних кислот у мітохондріях (β-окиснення). Одним із таких продуктів є проміжний продукт β-окиснення жирних кислот (розд. 14) - ацетооцтова кислота, яка у тканинах перетворюється на β-гідроксимасляну кислоту й ацетон:

Ці три сполуки об'єднують під загальною назвою "кетонових", або "ацетонових", тіл. Визначення їхнього вмісту в крові та сечі є важливим діагностичним показником. При важких формах цукрового діабету ацетооцтова кислота й ацетон накопичуються у плазмі крові, що супроводжується підвищеним виділенням цих сполук із сечею - ацетонурія, кетонурія.

Аміноспирти й амінофеноли як похідні вуглеводнів у своєму складі мають NH₂- і ОН-групи, для них характерні близькі властивості. Аміноспирти як основи утворюють з кислотами солі: НО-(СН₂)_n-NН₃⁺СI^-, а при взаємодії з водою - гідроксиди НО-(СН₂)_n-Н₃⁺ОН^-. Важливими представниками аміноспиртів є біогенні аміни та їхні похідні: НО-СН₂-СН₂-NH₃⁺ - етаноламін (коламін), HO-CH₂-CH₂-N³ =(СН₃)₃ - холін (гідроксид триметил-β- оксіетил амонію), (СН₃)₃= N⁺ -СН₂-СН₂-О-СО-СН₃ - ацетилхолін.

Амінофеноли є слабкішими основами, ніж аміноспирти, реагують з кислотами (основні властивості NH2-групи) і основами (кислотні властивості фенольної ОН-групи), тобто є амфотерними сполуками. До фізіологічно активних біогенних амінів належать амінофеноли дофамін, адреналін і норадреналін, ефекти яких реалізуються через рецептори плазматичних мембран клітин. Синтетичні аналоги катехоламінів використовуються як лікувальні засоби нейротропної дії.