المواد الفعالة البيولوجية. أنواع المواد الفعالة بيولوجيا (باف)

المواد (يُشار إليها اختصارًا باسم BAS) هي مواد كيميائية خاصة ، بتركيز منخفض ، لها نشاط كبير تجاه مجموعات معينة من الكائنات الحية (البشر ، النباتات ، الحيوانات ، الفطريات) أو مجموعات معينة من الخلايا. تُستخدم BAS في الطب وكوقاية من الأمراض ، وكذلك للحفاظ على حياة كاملة.

المواد الفعالة بيولوجيا هي:

1. قلويدات - طبيعة تحتوي على النيتروجين. عادة من أصل نباتي. لديهم خصائص أساسية. إنها غير قابلة للذوبان في الماء ، وتشكل أملاحًا مختلفة مع الأحماض. لديهم نشاط فسيولوجي جيد. بجرعات كبيرة ، هذه هي أقوى السموم بجرعات صغيرة - الأدوية (الأدوية "أتروبين" ، "بابافيرين" ، "الإيفيدرين").

2. الفيتامينات هي مجموعة خاصة من المركبات العضوية الحيوية للحيوان والإنسان من أجل التمثيل الغذائي الجيد والحياة الكاملة. تشارك العديد من الفيتامينات في تكوين الإنزيمات الضرورية ، وتثبط أو تسرع نشاط بعض أنظمة الإنزيمات. كما تستخدم الفيتامينات كغذاء (فهي جزء منها). تدخل بعض الفيتامينات إلى الجسم مع الطعام ، وتتشكل فيتامينات أخرى عن طريق ميكروبات في الأمعاء ، ويظهر البعض الآخر نتيجة تخليق مواد شبيهة بالدهون تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن يؤدي نقص الفيتامينات إلى اضطرابات التمثيل الغذائي المختلفة. يسمى المرض الذي ينشأ نتيجة تناول كميات قليلة من الفيتامينات في الجسم بنقص الفيتامينات. نقص - وكمية زائدة - فرط الفيتامين.

3. الجليكوسيدات هي مركبات عضوية. لديهم مجموعة متنوعة من الآثار. تتكون جزيئات الجليكوزيد من جزأين مهمين: غير السكر (aglycone أو genin) والسكر (glycone). في الطب ، يتم استخدامه لعلاج أمراض القلب والأوعية الدموية ، كمضاد للميكروبات وطارد للبلغم. كما أن الجليكوزيدات تخفف من التعب الذهني والبدني ، وتطهر المسالك البولية ، وتهدئ الجهاز العصبي المركزي ، وتحسن الهضم ، وتزيد الشهية.

4. Glycolalkaloids - مواد نشطة بيولوجيا مرتبطة بالجليكوسيدات. منهم يمكنك الحصول على ما يلي الأدوية: "الكورتيزون" ، "هيدروكورتيزون" وغيرها.

5. (اسم آخر - العفص) قادرون على ترسيب البروتينات والمخاط والمواد اللاصقة والقلويدات. لهذا السبب ، فهي لا تتوافق مع هذه المواد في الأدوية. مع البروتينات ، تشكل الألبومين (عامل مضاد للالتهابات).

6. الزيوت الدهنية هي أحماض دهنية أو كحول ثلاثي الهيدروجين. تشارك بعض الأحماض الدهنية في التخلص من الكوليسترول من الجسم.

7. الكومارين هي مواد نشطة بيولوجيا تعتمد على الأيزوكومارين أو الكومارين. تشمل هذه المجموعة أيضًا البيرانوكومارين والفوروكومارين. بعض الكومارين لها تأثير مضاد للتشنج ، والبعض الآخر له نشاط مقوي للشعيرات الدموية. هناك أيضا الكومارين المضادة للديدان ، مدر للبول ، curariform ، مضادات الميكروبات ، مسكن وتأثيرات أخرى.

8. تضاف العناصر الدقيقة ، مثل الفيتامينات ، أيضًا إلى المكملات الغذائية النشطة بيولوجيًا. وهي جزء من الفيتامينات والهرمونات والأصباغ والإنزيمات وتشكل مركبات كيميائية بالبروتينات تتراكم في الأنسجة والأعضاء في الغدد الصماء. العناصر الدقيقة التالية مهمة للإنسان: البورون والنيكل والزنك والكوبالت والموليبدينوم والرصاص والفلور والسيلينيوم والنحاس والمنغنيز.

هناك مواد أخرى نشطة بيولوجيا: (هناك متطايرة وغير متطايرة) ، مواد البكتين ، أصباغ (اسم آخر هو الأصباغ) ، المنشطات ، الكاروتينات ، الفلافونويد ، المبيدات النباتية ، الإكديسونيس ، الزيوت الأساسية.

من بين ملايين الأنواع من الجزيئات التي تشكل البيئة الكيميائية الحيوية للجسم ، هناك عدة آلاف تلعب دورًا إعلاميًا. حتى لو لم نأخذ في الاعتبار المواد التي يطلقها الجسم في البيئة ، ونعلم عن نفسه للكائنات الحية الأخرى: رجال القبائل والأعداء والضحايا ، يمكن أن تُعزى مجموعة كبيرة ومتنوعة من الجزيئات إلى فئات مختلفة من المواد النشطة بيولوجيًا (والمختصرة باسم BAS) المتداولة في الوسائط السائلة الكائن الحي ونقل هذه المعلومات أو تلك من المركز إلى المحيط ، ومن خلية إلى أخرى ، أو من المحيط إلى المركز. على الرغم من تنوع التركيب والتركيب الكيميائي ، فإن كل هذه الجزيئات بطريقة أو بأخرى تؤثر بشكل مباشر على عمليات التمثيل الغذائي التي تقوم بها خلايا معينة من الجسم.

أهمها للتنظيم الفسيولوجي للمواد النشطة بيولوجيا هي الوسطاء والهرمونات والإنزيمات والفيتامينات.

الوسطاء هي مواد غير بروتينية ذات بنية بسيطة نسبيًا ووزن جزيئي منخفض. تفرزها نهايات الخلايا العصبية تحت تأثير النبضات العصبية التالية التي وصلت هناك (من فقاعات خاصة تتراكم فيها في الفترات الفاصلة بين النبضات العصبية). يؤدي نزع استقطاب غشاء الألياف العصبية إلى تمزق الحويصلة الناضجة ، وتدخل قطرات الوسيط في الشق المشبكي. المشبك هو المكان الذي تلتقي فيه ألياف عصبية أو ألياف عصبية مع خلية في نسيج آخر. على الرغم من أن الإشارة تنتقل عبر ألياف عصبية في شكل كهربائي ، على عكس الأسلاك المعدنية العادية ، لا يمكن ببساطة ربط الألياف العصبية ببعضها البعض ميكانيكيًا: لا يمكن نقل نبضة بهذه الطريقة ، لأن غمد الألياف العصبية ليس موصلًا ، ولكنه عازل. وبهذا المعنى ، فإن الألياف العصبية لا تشبه السلك ، بل هي كبل محاط بطبقة من عازل كهربائي. هذا هو سبب الحاجة إلى وسيط كيميائي. يلعب هذا الدور بواسطة جزيء الوسيط. بمجرد دخوله في الشق المشبكي ، يعمل الوسيط على الغشاء ما بعد المشبكي ، مما يؤدي إلى تغيير محلي في استقطابه ، وبالتالي يتم توليد نبضة كهربائية في الخلية التي سيتم نقل الإثارة إليها. في أغلب الأحيان ، تعمل جزيئات الأسيتيل كولين والأدرينالين والنورادرينالين والدوبامين وحمض جاما أمينوبوتريك (GABA) كوسائط في جسم الإنسان. بمجرد اكتمال عمل الوسيط على الغشاء ما بعد المشبكي ، يتم تدمير جزيء الوسيط بمساعدة إنزيمات خاصة موجودة باستمرار عند تقاطع الخلايا هذا ، وبالتالي منع التحفيز المفرط للغشاء ما بعد المشبكي ، وبالتالي الخلايا التي تتأثر بالمعلومات. ولهذا السبب فإن دفعة واحدة تصل إلى الغشاء قبل المشبكي تولد دفعة واحدة في الغشاء بعد المشبكي. قد يؤدي استنفاد مخازن جهاز الإرسال في الغشاء قبل المشبكي في بعض الأحيان إلى ضعف توصيل النبضات العصبية.

الهرمونات - المواد عالية الجزيئات التي تنتجها الغدد الصماء للتحكم في نشاط أجهزة وأنظمة الجسم الأخرى.

من حيث التركيب الكيميائي ، يمكن أن تنتمي الهرمونات إلى فئات مختلفة من المركبات العضوية ، وتختلف بشكل كبير في حجم الجزيئات (الجدول 13). التركيب الكيميائي يحدد الهرمون آلية تفاعله مع الخلايا المستهدفة.

يمكن أن تكون الهرمونات من نوعين - مباشر أو مدار. يؤثر الأول بشكل مباشر على الخلايا الجسدية ، ويغير حالتها الأيضية ويجبرها على تغيير نشاطها الوظيفي. تم تصميم الأخير للتأثير على الغدد الصماء الأخرى ، والتي يتم فيها ، تحت تأثير الهرمونات المدارية ، تسريع أو إبطاء إنتاج هرموناتها ، والتي عادة ما تعمل مباشرة على الخلايا الجسدية.

يتعامل العلم مع تراكم المعرفة ، وتحليل الظواهر والحقائق. إذا كان العلم في فترة نشأته واحدًا ، غير قابل للتجزئة ، وقد تجلت هذه السمة الجميلة والمتأصلة عضويًا بشكل خاص في الأعمال الموسوعية للمفكرين العظام في العصور القديمة ، فقد حان الوقت لاحقًا التمايز في العلم.

من الوحدوي نظام متناغم من العلوم الطبيعية ككل نشأ الرياضيات والفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والطب، وفي علوم المجتمع التاريخ والفلسفة والقانون...

هذا التشرذم الحتمي للعلم ، الذي يعكس العمليات الموضوعية في تطور العالم ، مستمر حتى اليوم - ظهر علم التحكم الآلي ، الفيزياء النووية ، كيمياء البوليمر ، علم المحيطات ، علم البيئة ، علم الأورام وعشرات من العلوم الأخرى.

أصبحت روح الزمن و تخصص ضيق للعلماء، فرق كاملة. بالطبع ، هذا لا يستبعد بأي حال من الأحوال تكوين وتربية العلماء المتعلمين على نطاق واسع مع سعة الاطلاع الرائعة ، ويعرف علم العالم العديد من الأمثلة على ذلك.

ومع ذلك ، فإن السؤال طبيعي - ألا تضيع إمكانية فهم الصورة المتكاملة للعالم المحيط في هذه الحالة ، هل تتضاءل صياغة المشكلات أحيانًا ، ولا يتم تقييد البحث عن طرق لحلها بشكل مصطنع؟ خاصة لأولئك الذين بدأوا للتو طريقهم إلى المعرفة ...

كان انعكاس هذا التناقض والنتيجة المباشرة لعمل قوانين الديالكتيك حركة مضادة للعلوم في طريق الإثراء المتبادل والتفاعل والتكامل.

ظهرت اللغويات الرياضية, الفيزياء الكيميائية, كيمياء بيولوجية...

لا يزال من الصعب التنبؤ بما ستكون النتيجة الملموسة والنهائية لهذا البحث المستمر ، والتغيير المستمر في أهداف البحث وأغراض البحث ، ولكن هناك شيء واحد واضح - في النهاية ، سيحقق الشخص تقدمًا في مجالات المعرفة التي بدت مؤخرًا فقط مغطاة بحجاب من الأسرار العميقة ...

أحد الأمثلة المدهشة هو مجال العلوم الذي يقع على حدود علم الأحياء والكيمياء.

ما الذي يوحد هذه التخصصات العلمية ، ما معنى تفاعلها؟

بعد كل شيء ، كان علم الأحياء ، وربما ، لفترة طويلة ، أحد أكثر مجالات المعرفة غموضًا ، ولا تزال العديد من النقاط الفارغة فيها.

من ناحية أخرى ، تنتمي الكيمياء إلى فئة العلوم الأكثر رسوخًا ودقة ، والتي تم فيها توضيح القوانين الأساسية واختبارها بمرور الوقت.

ومع ذلك ، تظل الحقيقة - لوقت طويل تقابل الكيمياء والبيولوجيا بعضهما البعض في منتصف الطريق.

عندما بدأت ، بالكاد يمكن تأسيسها الآن ... يمكن العثور على محاولات لشرح ظاهرة الحياة من وجهة نظر العلوم الدقيقة حتى بين مفكري الحضارة اليونانية والرومانية القديمة ، وبشكل أكثر وضوحًا صيغت أفكار مماثلة في أعمال الممثلين البارزين للفكر العلمي في العصور الوسطى وعصر النهضة.

بحلول نهاية القرن الثامن عشر ، ثبت بشكل موثوق أن أساس تجليات الحياة الكاذبة هو التحولات الكيميائية للمواد ، وأحيانًا بسيطة ، وغالبًا ما تكون معقدة بشكل مدهش. ومن هذه الفترة يبدأ التاريخ الحقيقي لاتحاد العلمين ، وهو سجل غني بألمع الحقائق والاكتشافات التي تصنع الحقبة ، والتي لا تتوقف ألعابها النارية اليوم ...

في المراحل الأولى ، سيطر عليها وجهات نظر حيويةالذي ادعى أن المركبات الكيميائية المنبعثة من الكائنات الحية لا يمكن الحصول عليها بشكل مصطنعبدون مشاركة قوة الحياة السحرية≫.

تم توجيه ضربة ساحقة لمؤيدي النزعة الحيوية من خلال أعمال F. Wöhler ، الذي تلقى مادة نموذجية من أصل حيواني - اليوريا من سيانات الأمونيوم... تم تقويض الدراسات اللاحقة لموقف الحيوية في النهاية.

في منتصف القرن التاسع عشر. تم تعريف الكيمياء العضوية بالفعل على أنها كيمياء مركبات الكربون بشكل عام - سواء كانت مواد ذات أصل طبيعي أو بوليمرات صناعية أو أصباغ أو عقاقير.

تغلبت الكيمياء العضوية الواحدة تلو الأخرى على الحواجز التي كانت تقف في طريق معرفة المادة الحية.

في عام 1842 نفذت ن.ن.زينين نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة الأنيلين ، في عام 1854 م تلقى بيرثيلوت نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة عدد من المواد العضوية المعقدة ، بما في ذلك الدهون.

في عام 1861 ، كان بتليروف أول من صنع مادة سكرية - ميثيلينيت ، بحلول نهاية القرن ، تم تنفيذ التوليفات بنجاح عدد من الأحماض الأمينية والدهون ، وبداية قرننا تميزت بالتوليفات الأولى عديد الببتيدات البروتينية.

هذا الاتجاه ، الذي تطور بسرعة وبشكل مثمر ، تبلور في بداية القرن العشرين. بشكل مستقل كيمياء المركبات الطبيعية.

من بين انتصاراتها الرائعة يمكن أن يُعزى إلى فك ترميز بنية وتركيب قلويدات مهمة بيولوجيًا وتربينويدات وفيتامينات ومنشطات ، ويجب اعتبار ذروة إنجازاتها في منتصف هذا القرن من التوليفات الكيميائية الكاملة للكينين والستركنين والريزربين والبنسلين والبروستاجلاندين.

تشارك العشرات من العلوم في مشاكل بيولوجية اليوم ، حيث تتشابك بشكل وثيق بين أفكار وأساليب علم الأحياء والكيمياء والفيزياء والرياضيات وغيرها من مجالات المعرفة.

ترسانة الأدوات التي يستخدمها علم الأحياء هائلة. هذا هو أحد مصادر تقدمها السريع ، وأساس موثوقية استنتاجاتها وأحكامها.

مسارات علم الأحياء والكيمياء في معرفة آليات النشاط الحيوي تسير جنبًا إلى جنب ، وهذا طبيعي ، لأن الخلية الحية هي مملكة حقيقية من الجزيئات الكبيرة والصغيرة ، تتفاعل باستمرار ، وتظهر وتختفي ...

هنا يجد مجالًا للتطبيق وأحد العلوم الجديدة- الكيمياء الحيوية العضوية.

الكيمياء الحيوية العضوية هي علم يدرس العلاقة بين بنية المواد العضوية ووظائفها البيولوجية.

أهداف الدراسة ، مثل: البوليمرات الحيوية ، والفيتامينات ، والهرمونات ، والمضادات الحيوية ، والفيرومونات ، ومواد التأشير ، والمواد النشطة بيولوجيًا من أصل نباتي ، وكذلك المنظمات الاصطناعية للعمليات البيولوجية (الأدوية ، ومبيدات الآفات ، وما إلى ذلك) ، والمنظمات الحيوية والأيضات الفردية.

كقسم (جزء) من الكيمياء العضوية ، يدرس هذا العلم أيضًا مركبات الكربون.

حاليا ، هناك 16 مليون مادة عضوية.

أسباب تنوع المواد العضوية:

1) يمكن لمركبات ذرات الكربون (C) أن تتفاعل مع بعضها البعض ومع عناصر أخرى من الجدول الدوري لـ D.I.Mendeleev. في هذه الحالة ، يتم تشكيل السلاسل والدورات.

2) يمكن أن تكون ذرة الكربون في ثلاث حالات هجينة مختلفة. تكوين رباعي السطوح للذرة C → التكوين المستوي للذرة C.

3) التنادد هو وجود مواد ذات خصائص متشابهة ، حيث يختلف كل عضو في المتسلسلة المتجانسة عن سابقتها بمجموعة - CH 2 -.

4) التماكب هو وجود مواد لها نفس التركيب النوعي والكمي ، لكن بنية مختلفة.

أ) أنشأ M. Butlerov (1861) نظرية حول بنية المركبات العضوية ، والتي تعمل حتى يومنا هذا كأساس علمي للكيمياء العضوية.

ب) الأحكام الأساسية لنظرية تركيب المركبات العضوية:

1) ترتبط الذرات في الجزيئات ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية وفقًا لتكافؤها ؛

2) ترتبط الذرات في جزيئات المركبات العضوية ببعضها البعض في تسلسل معين ، والذي يحدد التركيب الكيميائي للجزيء ؛

3) لا تعتمد خصائص المركبات العضوية على عدد وطبيعة الذرات المكونة لها فحسب ، بل تعتمد أيضًا على التركيب الكيميائي للجزيئات ؛

4) يوجد في الجزيئات تأثير متبادل لكل من الذرات المرتبطة وغير المرتبطة مباشرة ؛

5) يمكن تحديد التركيب الكيميائي لمادة ما من خلال دراسة التحولات الكيميائية لها ، وعلى العكس من ذلك ، من خلال بنية المادة ، يمكن تمييز خصائصها.

لذا ، فإن أهداف دراسة الكيمياء العضوية هي:

1) المركبات الطبيعية والاصطناعية المهمة بيولوجيا: البروتينات والببتيدات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون ،

2) البوليمرات الحيوية المختلطة - البروتينات السكرية والبروتينات النووية والبروتينات الدهنية والجليكوليبيدات وما إلى ذلك ؛ القلويات ، التربينويدات ، الفيتامينات ، المضادات الحيوية ، الهرمونات ، البروستاجلاندين ، مواد النمو ، الفيرومونات ، السموم ،

3) وكذلك الأدوية الاصطناعية والمبيدات الحشرية وما إلى ذلك

البوليمرات الحيوية هي مركبات طبيعية ذات وزن جزيئي مرتفع وهي أساس كل الكائنات الحية. هذه هي البروتينات ، الببتيدات ، السكريات ، الأحماض النووية (NK) ، الدهون.

المُنظِّمات الحيوية هي مركبات تنظم عملية التمثيل الغذائي كيميائيًا. هذه هي الفيتامينات والهرمونات والمضادات الحيوية والقلويدات والأدوية وما إلى ذلك.

تتيح لنا معرفة بنية وخصائص البوليمرات الحيوية والمنظمين الحيويين فهم جوهر العمليات البيولوجية. وهكذا ، فإن إنشاء بنية البروتينات والبروتينات يجعل من الممكن تطوير أفكار حول التخليق الحيوي للبروتينات ودور البلاغات الوطنية في الحفاظ على المعلومات الجينية ونقلها.

تتمثل المهمة الرئيسية للكيمياء العضوية في توضيح العلاقة بين هيكل وآلية عمل المركبات.

لذا ، مما قيل ، يتضح أن الكيمياء العضوية الحيوية هي اتجاه علمي تطور عند تقاطع عدد من فروع الكيمياء والبيولوجيا.

في الوقت الحاضر أصبح علمًا أساسيًا. في جوهره ، هو الأساس الكيميائي لعلم الأحياء الحديث.

من خلال تطوير المشاكل الأساسية لكيمياء العالم الحي ، تساهم الكيمياء الحيوية العضوية في حل مشاكل الحصول عمليًا على أدوية مهمة للطب والزراعة وعدد من الصناعات.

المهام الرئيسية:

- عزل المركبات المدروسة في الحالة الفرديةعن طريق التبلور ، والتقطير ، وأنواع مختلفة من اللوني ، والرحلان الكهربي ، والترشيح الفائق ، والطرد المركزي الفائق ، وتوزيع التيار المعاكس ، إلخ. ص ؛

- إنشاء الهيكل ،بما في ذلك التركيب المكاني ، بناءً على مناهج الكيمياء العضوية والفيزيائية العضوية مع استخدام قياس الطيف الكتلي ، وأنواع مختلفة من التحليل الطيفي البصري (الأشعة تحت الحمراء ، والأشعة فوق البنفسجية ، والليزر ، وما إلى ذلك) ، والتحليل الإنشائي للأشعة السينية ، والرنين المغناطيسي النووي ، والرنين المغناطيسي الإلكتروني ، وتشتت الدوران البصري والكرون الدائري ، وطرق سريعة الخواص الحركية ، إلخ بالاقتران مع حسابات الكمبيوتر ؛

- التركيب الكيميائيو تعديل كيميائيالمركبات قيد الدراسة ، بما في ذلك التوليف الكامل ، وتركيب النظائر والمشتقات ، من أجل تأكيد الهيكل ، وتوضيح العلاقة بين التركيب والوظيفة البيولوجية ، والحصول على عقاقير ذات قيمة عملية ؛

- الاختبارات البيولوجيةالمركبات التي تم الحصول عليها في المختبر وفي الجسم الحي.

حل المشكلات الأساسية لـ B. x. مهم لمزيد من التقدم في علم الأحياء. بدون توضيح هيكل وخصائص أهم البوليمرات الحيوية والمنظمين الحيويين ، من المستحيل فهم جوهر عمليات الحياة ، بل وأكثر من ذلك لإيجاد طرق للتحكم في مثل هذه الظواهر المعقدة مثل:

التكاثر ونقل الصفات الوراثية ،

نمو الخلايا الطبيعي والخبيث ، -

المناعة والذاكرة ونقل النبضات العصبية وأكثر من ذلك بكثير.

في الوقت نفسه ، يمكن أن تفتح دراسة المواد النشطة بيولوجيًا عالية التخصص والعمليات التي تحدث بمشاركتها فرصًا جديدة بشكل أساسي لتطوير الكيمياء والتكنولوجيا الكيميائية والتكنولوجيا.

تشمل المشكلات التي يرتبط حلها بالبحث في مجال الكيمياء البيولوجية ما يلي:

إنشاء محفزات نشطة للغاية محددة بدقة (بناءً على دراسة بنية وآلية عمل الإنزيمات) ،

التحويل المباشر للطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية (بناءً على دراسة تقلص العضلات) ،

الاستخدام التكنولوجي للمبادئ الكيميائية لتخزين ونقل المعلومات ، المنفذة في الأنظمة البيولوجية ، ومبادئ التنظيم الذاتي للأنظمة متعددة المكونات للخلية ، وفي المقام الأول النفاذية الانتقائية للأغشية البيولوجية ، وغيرها الكثير.

المشاكل المذكورة تكمن خارج حدود البلاشفة. ومع ذلك ، فإنه يخلق المتطلبات الأساسية لتطوير هذه المشاكل ، ويوفر المعاقل الرئيسية لتطوير البحوث الكيميائية الحيوية ، المرتبطة بالفعل بمجال البيولوجيا الجزيئية. تضمن اتساع وأهمية المشكلات التي يتم حلها ، وتنوع الأساليب ، والعلاقات الوثيقة مع التخصصات العلمية الأخرى التطور السريع للكيمياء البيولوجية.

ظهرت الكيمياء الحيوية العضوية كمجال مستقل في الخمسينيات. القرن ال 20

في نفس الفترة ، بدأ هذا الاتجاه في اتخاذ خطواته الأولى في الاتحاد السوفيتي.

يعود الفضل في ذلك إلى الأكاديمي ميخائيل ميخائيلوفيتش شيمياكين.

ثم حصل على دعم قوي من قادة أكاديمية العلوم A.N. Nesmeyanov و N.N.Semenov ، وفي عام 1959 ، تم إنشاء المعهد الأساسي لكيمياء المركبات الطبيعية التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في نظام أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، التي ترأسها منذ لحظة إنشائها (1959) حتى عام 1970. من عام 1970 إلى عام 1988 ، بعد وفاة ميخائيل ميخائيلوفيتش شيمياكين ، كان يرأس المعهد تلميذه وتابعه الأكاديمي يو. أ. Ovchinnikov. قال الأكاديمي ، وهو عالم بارز في مجال الكيمياء العضوية ، "التطور في أعماق الكيمياء العضوية منذ بداية نشأتها كعلم ، لم يتغذى ويتغذى فقط على جميع مفاهيم الكيمياء العضوية ، ولكنه أيضًا يثري نفسها باستمرار بأفكار جديدة ، ومواد واقعية جديدة ذات أهمية أساسية ، وأساليب جديدة" مجال الكيمياء العضوية ميخائيل ميخائيلوفيتش شيمياكين (1908-1970) "

في عام 1963 ، تم تنظيم قسم الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية وكيمياء المركبات النشطة فسيولوجيًا في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. كان رفقاء MM Shemyakin في هذا النشاط ، وأحيانًا في النضال ، الأكاديميين A. N. Belozersky و V. A. Engelgardt ؛ في عام 1965 ، أسس الأكاديمي أ. ن. بيلوزرسكي المختبر المشترك بين أعضاء هيئة التدريس للكيمياء الحيوية العضوية في جامعة موسكو الحكومية ، والذي يحمل اسمه الآن.

الطرق والتحقيق: الترسانة الرئيسية هي طرق الكيمياء العضوية ،ومع ذلك ، لحل المشكلات الهيكلية والوظيفية ، يتم أيضًا تضمين العديد من الأساليب الفيزيائية والفيزيائية والكيميائية والرياضية والبيولوجية.

أحماض أمينية ( أحماض أمينوكربوكسيلية) - هي مركبات ثنائية الوظيفة تحتوي على مجموعتين متفاعلتين في الجزيء: كاربونيل (–COOH) ، المجموعة الأمينية (–NH 2) ، ذرة كربون ألفا (في الوسط) ، وجذر (مختلف لجميع الأحماض الأمينية ألفا).

يمكن اعتبار الأحماض الأمينية كمشتقات للأحماض الكربوكسيلية حيث يتم استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر بمجموعات أمين.

توجد الأحماض الأمينية (باستثناء الجليسين) في شكلين من الأيزوميرات الفراغية - L و D ، والتي تقوم بتدوير مستوى استقطاب الضوء إلى اليسار واليمين ، على التوالي.

جميع الكائنات الحية تصنع وتستوعب الأحماض الأمينية L فقط ، أما الأحماض الأمينية D فهي إما غير مبالية أو ضارة بها. في البروتينات الطبيعية ، توجد بشكل أساسي أحماض أمينية α ، في جزيء ترتبط المجموعة الأمينية بالذرة الأولى (α-atom) من الكربون ؛ الأحماض الأمينية بيتا لها مجموعة أمينية على ذرة الكربون الثانية.

الأحماض الأمينية هي مونومرات تُبنى منها جزيئات البوليمر - بروتينات أو بروتينات.

كما ذكرنا سابقًا ، فإن جميع الأحماض الأمينية الطبيعية تقريبًا نشطة بصريًا (باستثناء الجلايسين) وتنتمي إلى سلسلة L. هذا يعني أن في الإسقاط فيشر ، إذا كان أدناهضع المجموعة البديلة ومجموعة الكربوكسيل في الأعلى ، ثم ستكون المجموعة الأمينية على اليسار.

هذا بالطبع لا يعني أن جميع الأحماض الأمينية الطبيعية تقوم بتدوير مستوى الضوء المستقطب في نفس الاتجاه ، حيث يتم تحديد اتجاه الدوران من خلال خصائص الجزيء بأكمله ، وليس من خلال تكوين ذرة الكربون غير المتماثلة. معظم الأحماض الأمينية الطبيعية لها التكوين S (في حالة احتوائها على ذرة كربون غير متماثلة).

تقوم بعض الكائنات الحية الدقيقة بتجميع الأحماض الأمينية من السلسلة D. تسمى هذه الأحماض الأمينية "غير طبيعية".

يرتبط تكوين الأحماض الأمينية البروتينية بـ D - الجلوكوز ؛ تم اقتراح مثل هذا النهج من قبل E. Fischer في عام 1891. في معادلات Fischer المكانية ، تشغل البدائل الموجودة في ذرة C-2 اللولبية موقعًا يتوافق مع تكوينها المطلق (تم إثبات ذلك بعد 60 عامًا).

يوضح الشكل الصيغ المكانية لـ D- و L- ألانين.

جميع الأحماض الأمينية ، باستثناء الجلايسين ، نشطة بصريًا بسبب تركيبها اللولبي.

الأشكال Enantiomeric ، أو الأضداد الضوئية ، لها مؤشرات انكسار مختلفة (انكسار دائري) ومعاملات انقراض مولية مختلفة (ثنائية اللون دائرية) للمكونات المستقطبة دائريًا اليمنى واليسرى للضوء المستقطب خطيًا. يقومون بتدوير مستوى تذبذب الضوء المستقطب الخطي بزوايا متساوية ، ولكن في اتجاهين متعاكسين. يحدث الدوران بطريقة يمر بها كل من مكونات الضوء عبر الوسط النشط بصريًا بسرعات مختلفة ويتم إزاحته في الطور.

بزاوية الدوران وعلى مقياس الاستقطاب ، يمكنك تحديد الدوران المحدد [ميلادي.

ISOMERIA من الأحماض الأمينية

1) تكافؤ الهيكل العظمي الكربوني

مستقلبات غير محددة .

مستقلبات محددة :

و). هرمونات الأنسجة (الهرمونات) ؛

ب). الهرمونات الحقيقية.

مستقلبات غير محددة - المنتجات الأيضية التي تنتجها أي خلية في عملية الحياة ولها نشاط بيولوجي (CO 2 ، حمض اللاكتيك).

مستقلبات محددة - منتجات النفايات التي تنتجها أنواع معينة من الخلايا التي لها نشاط بيولوجي وخصوصية في العمل:

و) هرمونات الأنسجة - BAS ، التي تنتجها الخلايا المتخصصة ، لها تأثير رئيسي في موقع الإنتاج.

ب) الهرمونات الحقيقية - تفرزه الغدد الصماء

مشاركة المواد النشطة بيولوجيا على مستويات مختلفة من التنظيم العصبي الخلطي:

المستوى الأول : اللوائح المحلية أو المحلية مزودة بعوامل أخلاقية : في الأساس - مستقلبات غير محددة وبدرجة أقل - مستقلبات محددة (هرمونات الأنسجة).

المستوى الثاني من التنظيم : جهوي (جهاز).هرمونات الأنسجة.

المستوى الثالث - التنظيم الداخلي بين الأنظمة. يتم تقديم التنظيم الخلطي الغدد الصماء.

المستوى الرابع. مستوى الكائن الحي كله.يخضع التنظيم العصبي والخلطي لهذا المستوى من التنظيم السلوكي.

يتم تحديد التأثير التنظيمي على أي مستوى من خلال عدد من العوامل:

كمية مادة نشطة بيولوجيا

2. كمية مستقبلات.

3. حساسية مستقبلات.

بدورهالحساسية تعتمد على:

و). من الحالة الوظيفية للخلية ؛

ب). على حالة البيئة الدقيقة (درجة الحموضة ، تركيز الأيونات ، إلخ) ؛

في). على مدة تأثير العامل المقلق.

التنظيم المحلي (المستوى الأول من التنظيم)

الأربعاء هو سائل الأنسجة. العوامل الرئيسية:

اتصالات إبداعية.

2. مستقلبات غير محددة.

اتصالات إبداعية - التبادل بين الخلايا بواسطة الجزيئات الكبيرة التي تحمل معلومات حول العمليات الخلوية ، مما يسمح لخلايا الأنسجة بالعمل بطريقة ودية. هذه واحدة من أكثر طرق التنظيم القديمة تطوريًا.

كيلونس - المواد التي توفر روابط إبداعية. يتم تمثيلها ببروتينات بسيطة أو بروتينات سكرية تؤثر على انقسام الخلايا وتخليق الحمض النووي. تعطيل الاتصالات الإبداعية يمكن أن تكمن وراء عدد من الأمراض (نمو الورم) وكذلك عملية الشيخوخة.

مستقلبات غير محددة -ثاني أكسيد الكربون ، حمض اللاكتيك - يعمل في مكان التكوين على مجموعات الخلايا المجاورة.

التنظيم الإقليمي (الجهاز) (المستوى الثاني من التنظيم)

1.مستقلبات غير محددة ،

2. المستقلبات المحددة (هرمونات الأنسجة).

نظام هرمون الأنسجة

مستوى	مكان الإنتاج	التأثير
سيراتونين	الغشاء المخاطي المعوي (النسيج المعوي) ، الدماغ ، الصفائح الدموية	وسيط الجهاز العصبي المركزي ، تأثير مضيق الأوعية ، ارقاء الأوعية الدموية والصفائح الدموية
البروستاجلاندين	مشتق من حمض الأراكيدونيك واللينولينيك وأنسجة الجسم	تعمل الحركة الوعائية وتأثير الموسع والمضيق على تعزيز تقلصات الرحم ، ويعزز إفراز الماء والصوديوم ، ويقلل من إفراز المعدة للإنزيمات وحمض الهيدروكلوريك
براديكينين	الببتيد وبلازما الدم والغدد اللعابية والرئتين	عمل توسع الأوعية ، يزيد من نفاذية الأوعية الدموية
أستيل كولين	الدماغ ، العقد ، المشابك العصبية العضلية	يريح العضلات الملساء الوعائية ، ويبطئ تقلصات القلب
الهستامين	مشتق الهيستيدين ، المعدة والأمعاء ، الجلد ، الخلايا البدينة ، الخلايا القاعدية	وسيط لمستقبلات الألم ، ويوسع الأوعية الدقيقة ، ويزيد من إفراز غدد المعدة
الإندورفين ، إنكيفالين	دماغ	آثار مسكنة والتكيف
هرمونات الجهاز الهضمي	ينتج في أجزاء مختلفة من الجهاز الهضمي	المشاركة في تنظيم عمليات الإفراز والحركة والامتصاص

المقدمة

أي كائن حي هو نظام فيزيائي كيميائي مفتوح لا يمكن أن يتواجد بنشاط إلا في ظل ظروف تدفق مكثف بما فيه الكفاية للمواد الكيميائية اللازمة لتطوير وصيانة الهيكل والوظيفة. بالنسبة للكائنات غيرية التغذية (الحيوانات ، الفطريات ، البكتيريا ، البروتوزوا ، النباتات الخالية من الكلوروفيل) ، توفر المركبات الكيميائية كل أو معظم الطاقة اللازمة لحياتهم. بالإضافة إلى إمداد الكائنات الحية بمواد البناء والطاقة ، فإنها تؤدي وظائف مختلفة من ناقلات المعلومات لكائن حي واحد ، وتوفر الاتصال داخل وبين الأنواع.

وبالتالي ، يجب فهم النشاط البيولوجي للمركب الكيميائي على أنه قدرته على تغيير القدرات الوظيفية للجسم ( في المختبر أو invivo) أو مجتمع من الكائنات الحية. هذا التعريف الواسع للنشاط البيولوجي يعني أن أي مركب كيميائي أو تركيبة من المركبات لها نوع من النشاط البيولوجي.

حتى المواد الخاملة كيميائيًا يمكن أن يكون لها تأثير بيولوجي ملحوظ عند تناولها بشكل مناسب.

وبالتالي ، فإن احتمال العثور على مركب نشط بيولوجيًا بين جميع المركبات الكيميائية قريب من الوحدة ، ومع ذلك ، فإن العثور على مركب كيميائي بنوع معين من النشاط البيولوجي يعد مهمة صعبة إلى حد ما.

المواد الفعالة بيولوجيا- المواد الكيميائية الضرورية للحفاظ على النشاط الحيوي للكائنات الحية ، ذات النشاط الفسيولوجي العالي بتركيزات منخفضة بالنسبة لمجموعات معينة من الكائنات الحية أو خلاياها.

لكل وحدة نشاط بيولوجي تأخذ المادة الكيميائية الحد الأدنى من هذه المادة القادرة على قمع نمو أو إعاقة نمو عدد معين من الخلايا ، وأنسجة سلالة قياسية (الاختبارات الحيوية) في وحدة من وسط المغذيات.

النشاط البيولوجي مفهوم نسبي. يمكن أن يكون للمادة نفسها نشاط بيولوجي مختلف فيما يتعلق بنفس نوع الكائن الحي أو الأنسجة أو الخلية ، اعتمادًا على قيمة الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة ووجود مواد أخرى نشطة بيولوجيًا. وغني عن القول ، إذا كنا نتحدث عن أنواع بيولوجية مختلفة ، فإن تأثير المادة يمكن أن يكون هو نفسه ، معبراً عنه بدرجات متفاوتة ، أو عكس ذلك مباشرةً ، أو يكون له تأثير ملحوظ على كائن حي ويكون خاملًا بالنسبة إلى آخر.

كل نوع من المواد النشطة بيولوجيا له طرقه الخاصة لتحديد النشاط البيولوجي. لذلك ، بالنسبة للإنزيمات ، تتمثل طريقة تحديد النشاط في تسجيل معدل استهلاك الركيزة (S) أو معدل تكوين نواتج التفاعل (P).

لكل فيتامين طريقته الخاصة في تحديد النشاط (كمية الفيتامين في عينة الاختبار (على سبيل المثال ، الأقراص) في وحدات IU).

غالبًا في الممارسة الطبية والصيدلانية ، يتم استخدام مفهوم مثل LD 50 - أي تركيز المادة عند الإدخال يموت منها نصف حيوانات الاختبار. هذا مقياس لسمية المواد النشطة بيولوجيا.

تصنيف

أبسط تصنيف - عام - يقسم كل BAS إلى فئتين:

• ذاتية النمو
• خارجي

وتشمل المواد الذاتية