Архив рубрики «Уголь»
Функции углеводов в живых организмах
25.02.2010 | 
Автор: Справедливости ради стоит сказать, что живые организмы в качестве топлива используют не только сахара (это в основном привилегия высших животных), но и другие часто весьма экзотические вещества. Вот некоторые из известных биохимикам окислительных реакций, свободную энергию которых бактерии (названия которых мы приводить не будем) приспособились реализовывать для синтеза биологически важных веществ:
Но только ли топливные функции выполняют углеводы в живых организмах? Отнюдь нет, природа предпочитает не излишествовать в отношении классов жизненно важных веществ и обычно четко придерживается принципа совмещения нескольких функций в одном объекте. Переходя к другим биологическим функциям углеводов, сошлемся на высказывание крупного специалиста в области химии и биохимии углеводов академика Н. К. Кочеткова: «Если в прошлом углеводы рассматривались исключительно как энергетический ресурс организма, его топливо, то в настоящее время стало совершенно ясно, что многие простые и сложные производные углеводов, в особенности многочисленные полисахариды и другие углеводсодержащие полимеры, несут во многих процессах жизнедеятельности весьма специфическую функцию. Достаточно назвать такие углеводсодержащие соединения, как групповые вещества крови, специфические полисахариды микроорганизмов или гликолипиды нервной ткани, чтобы в полной мере оценить значение этого важнейшего класса природных соединений».
Рубрика: 
Свойства йодной кислоты
В отличие от наиболее употребительных в кислотном катализе минеральных кислот, типа соляной или серной, йодная кислота НЮ4 функционирует уже не как кислотный катализатор, а как типичный окислитель, притом специфически действующий на гликольные группировки окислитель. Окисление сопровождается разрывом углерод-углеродной связи по месту нахождения гликольного фрагмента и образованием альдегидных групп:
Это свойство йодной кислоты обнаружил в 1928 году Малапраде. В 1936 году Джексон и Хэдсон использовали эту реакцию в химии Сахаров и полисахаридов, и она в настоящее время широко применяется для структурно-химических исследований сложных углеводных объектов. Йодная кислота не затрагивает ни О-гликозидные связи, ни полуацетальный кислородный мостик, поэтому по продуктам окислительного распада можно получить достоверные сведения о структуре исходного углеводного звена как в простых производных моносахаридов, так и в сложных полисахаридах.
Важные углеводы животной ткани
Нетрудно показать, что из трех различных моносахаридов можно построить 2496 трисахаридных структур, отличающихся друг от друга последовательностью звеньев, местом расположения и типом О-гликозидной связи. Всего из пяти разных моносахаридов можно сконструировать около 2,5 миллиарда пентасахаридных структур, т. е. почти столько же, сколько людей живет на земном шаре. Для сравнения укажем, что из пяти разных аминокислот (имеющих по две функциональные группы) можно построить всего 120 олигопептидных структур. В этом смысле углеводы обладают огромной информационной емкостью – возможностью построения практически неограниченного количества молекулярных структур, не похожих друг на друга, как дактилоскопические отпечатки.
Вот так (14), например, выглядит структура олигосахаридного блока группового вещества слизистой оболочки желудка свиньи – гликопротеина-Н (мы не приводим структуру моносахаридов и характер стыковочных О-гликозидных связей). Легко, однако, себе представить, что при том же составе и характере углеводов одним лишь изменением конфигурации О-гликозидных связей можно получить очень большое число различных (в биологическом смысле) олигосахаридов.
Работы по закреплению лекарственных соединений
Так не использовать ли введение углеводов в структуру физиологически активных веществ и известных лекарственных препаратов для их «облагораживания» (снижения токсичности, повышения водной растворимости, а возможно, и для увеличения избирательности" действия)? Сейчас ученые интенсивно работают в этом направлении, и уже получены первые результаты, свидетельствующие об исключительной плодотворности таких работ в современной фармакологии. Вот только один пример, полученный в совместных работах Института органической химии АН Киргизской ССР и Института химической физики АН СССР: «посадка» сильнейшего химического мутагена (и одновременно противоракового препарата) М-нитрозо-метилмочевины (23) на моносахаридную матрицу привела к снижению его токсичности на два порядка и увеличению избирательности действия.
Катализ в химии углеводов
Как свидетельствует история химии, углеводы сыграли большую роль в развитии современных теоретических представлений о строении и реакционной способности органических молекул и явились, по сути дела, первыми объектами, на примере которых возникли учения о катализе и таутсмерии, стереохимии и конформационном анализе.
Мир органической химии
Еще недавно мир органической химии умещался всего в двух измерениях, и этого вполне хватало для того, чтобы химики всех стран и континентов могли понимать друг друга, спорить и отстаивать свою правоту. Органический синтез тех времен вполне мог опираться на плоские двухмерные изображения молекул, так же как нынешняя «техника строительства на достаточно ограниченной площади вполне может опираться на предположение о плоской Земле» (Г. Бонди). Достаточно было одному химику написать на бумаге или грифельной доске вот это, например, С2Н5-О-С2Н5, чтобы другой химик, мог сказать совершенно определенно: «Господа, да ведь это же просто диэтиловый эфир».
Но время шло. Накапливались факты, которые вызывали недоумение и разноголосицу. Не всегда оказывалось возможным растолковать своему коллеге истинное расположение атомов в молекуле, имея в руках лишь перо и бумагу. Назревал конфликт. Двух координат явно не хватало.
Ранний период развития химии
«Человек достигнет совершенства, когда сможет подобно божеству создавать и уничтожать по своему желанию. Уничтожать он уже научился – значит половина пути пройдена». Так говорили философы в глубокой древности. Они были мудрыми, но не дальновидными, ибо, чтобы знать, где находится половина пути, надо иметь представление о его конце. Этого древние философы не знали. А мы, ныне жизнь Земле прогнозируемых, разведанных и эксплуатируемых органических и минеральных ресурсов. Все это учтено, взвешено, измерено и записано в реестрах. Углеводы, конечно,- не панацея от всех бед человечества, но вовлечение их в крупномасштабные процессы взамен исчезающих традиционных видов сырья есть дело первостепенной важности.