Вопрос 34. Аминоспирты: коламин, холин, ацетилхолин. Аминофенолы: дофамин, адреналин, норадреналин. Строение, пути биосинтеза, биологическая роль.

Аминоспиртами называют соединения, содержащие в молекуле одновременно амино- и гидроксигруппы. У одного атома углерода эти группы удерживаются непрочно — происходит отщепление аммиака с образованием карбонильного соединения или воды с образованием имина. Поэтому простейшим представителем аминоспиртов является 2-аминоэтанол — соединение, в котором две функциональные группы расположены у соседних атомов углерода. 2-Аминоэтанол (бета-этаноламин) — представляет собой вязкую жидкость с высокой температурой кипения. 2-аминоэтанол называют также коламин известным как структурный компонент сложных липидов. 2-аминоэтанол образуется путем размыкания несопряженных трехчленных циклов этиленоксида и этиленимина аммиаком или водой соответственно (реакции нуклеофильного замещения).

С сильными кислотами 2-аминоэтанол образует устойчивые соли

Производное 2-аминоэтанола — димедрол — оказывает противоаллергическое и слабое снотворное действие. Обычно применяется в виде гидрохлорида.

При действии на этиленоксид три метиламином или при исчерпывающем метилировании 2-аминоэтанола образуется гидроксид 2-гидроксиэтилтриметиламмония. Его катион называют холином.

Холин (триметил-2-гидроксиэтиламмоний) — известен как структурный элемент сложных липидов. Имеет большое значение как витаминоподобное вещество, регулирующее жировой обмен. В организме холин может образовываться из аминокислоты серина. При этом сначала в результате декарбоксилирования серина получается 2-аминоэтанол (коламин), который затем подвергается исчерпывающему метилированию при участии 5-аденозилметионина (SАМ).

Сложный эфир холина и уксусной кислоты — ацетилхолин — наиболее распространенный посредник при передаче нервного возбуждения в нервных тканях (нейромедиатор). Он образуется в организме при ацетилировании холина с помощью ацетилкоферментом А.

Важную роль в организме играют аминоспирты, содержащие в качестве структурного фрагмента остаток пирокатехина. Они носят Общее название катехоламинов. К этой группе относятся представителя биогенных аминов, т. е. аминов, образующихся в организме в результате процессов метаболизма. К катехоламинам относятся дофамин, норадреналин и адреналин, выполняющие, как и ацетилхолин, роль нейромедиаторов. Адреналин является гормоном мозгового вещества надпочечников, а норадреналин и дофамин — её предшественниками. Адреналин участвует в регуляции сердечной деятельности, обмена углеводов. При физиологических стрессах он выделяется в кровь. Активность адреналина связана с конфигурацией хирального центра, определяющей взаимодействие с рецептором. Подобно пирокатехину, катехоламины с раствором хлорида железа(III) FеСl3 дают изумрудно-зеленое окрашивание, переходящее в вишнево-красное при добавлении раствора аммиака, что может служить качественной реакцией на эти соединения.

Вопрос 35. Кефалины и лецитины-структурные компоненты клеточных мембран. Состав, строение, биороль. Бифильность сложных липидов

Примерами фосфатидов могут служить следующие соединения, в составе которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатной гидроксильной группе соответствующими аминокислотами или спиртами

• фосфатидилсерины, этерифицирующий агент — серин;

• фосфатидилэтаноламины, этерифицирующий агент — 2-аминоэтанол (коламин);

• фосфатидилхолины - этерифицирующий агент — холин;

Эти этерифицирующие агенты взаимосвязаны между собой, поскольку коламин и холин могут образовываться в ходе метаболизма из серии а путем декарбоксилирования и последующего метилирования при помощи S-аденозилметионина (SАМ).

Характерной особенностью сложных липидов является их бифильность, обусловленная наличием неполярных гидрофобных и высокополярных ионизированных гидрофильных группировок. В фосфатидилхолинах например, углеводородные радикалы жирных кислот образуют два неполярных хвоста, а карбоксильная фосфатная и холиновая группы — полярную часть.

Вопрос 36. Окисление спиртов, тиолов, сульфидов, карбонильных соединений, аминов. Восстановление карбонильных соединений, дисульфидов, иминов. Понятие о переносе гидрид-иона и действии системы НАД⁺/НАД.Н₂; ФАД/ФАД.Н₂.

1. По сравнению с углеводородами первичные и вторичные спирты окисляются в более мягких условиях. При окислении первичных спиртов необходимо быстро удалять альдегид из реакционной смеси для предотвращения его дальнейшего окисления в карбоновую кислоту.

Особым случаем окисления является дегидрирование когда субстрат теряет два атома водорода что эквивалентно потере двух протонов и двух электронов (2Н и 2е или протона и гидрид-иона Н+ и Н-).

Дегидрирование спиртов служит промышленным способом получения ‚альдегидов и кетонов. В качестве катализаторов применяют металлическую медь или смесь оксидов меди и хрома. Процесс ведут при высоких температурах (330—350 °С).

Альдегиды. Эти соединения являются наиболее легко окисляющимися. Их превращение в карбоновые кислоты осуществляется под действием большинства окислителей, включая кислород воздуха. Даже такие слабые окислители, как гидроксид серебра в аммиачном растворе (реактив Толленса) или щелочной раствор тартратного комплекса меди(II) (реактив Фелинга), легко восстанавливаются альдегидами. Обе эти реакции часто используют как качественные для обнаружения альдегидной группы.

2. Одним из участников окислительно-восстановительных процессов в организме является кофермент НАД, окисленная форма которого служит акцептором гидрид-иона при биологическом дегидрировании, превращаясь при этом в восстановленную форму НАДН.

Например, с участием НАД осуществляется одна из наиболее универсальных реакций биологического окисления — дегидрирование спирта в альдегид или кетон.

Другой важный участник процессов дегидрирования in vivo — кофермент ФАД, являющийся акцептором двух атомов водорода и превращающийся в восстановленную форму ФАДН2.

Примером реакции с участием ФАД может служить альфа-дегидрирование насыщенных жирных кислот (в виде производных кофермента А).

3. Восстановление карбонильных соединений — альдегидов, кетонов, сложных эфиров — приводит к соответствующим спиртам.

4. Амины окисляются достаточно легко. Конечными продуктами при окислении первичных аминов RNН2 являются нитросоединения RNO2.

Восстановление различных азотсодержащих соединений приводит к аминам. В частности, при восстановлении нитрилов и амидов карбоновых кислот образуются первичные амины.

Восстановление ароматических нитросоединений — известная реакция Зинина (1842), положившая начало анилинокрасочной промышленности.

5. Тиолы при окислении образуют ряд продуктов последовательного окисления — сульфеновые, сульфиновые и сульфоновые кислоты. В этом состоит их отличие от спиртов, у которых окислению подвергается атом углерода.

Использование мягких окислителей (водородпероксид, кислород воздуха) приводит к дисульфидам. Реакция окисления тиола и обратный ей процесс восстановления имеют важное значение в биологических системах.

Сульфиды, как и тиолы, окисляются достаточно легко. Первичными продуктами окисления являются сульфоксиды, которые далее могут быть окислены в сульфоны.