ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Список сокращений и условных обозначений из "Очерк химии природных соединений" Химия природных соединений — одна из наук, изучающих химический состав живой материи. Основная задача ее состоит в том, чтобы обнаружить, выделить в чистом виде и установить химическую структуру вещества, находящегося в том или ином живом организме — бактерии, беспозвоночном или позвоночном животном, грибе или высшем растении. Обычными объектами химии природных соединений служат растения, грибы и беспозвоночные. Именно эти организмы характеризуются способностью вырабатывать разнообразные по структуре и функциям неполимерные органические соединения. [c.10] Для обеспечения своего существования живая природа должна производить и использовать энергию. Ее первичным источником служит солнечное излучение. Поглощая энергию его квантов, растения из углекислого газа и воды создают молекулы органических веществ — углеводов, белков, липидов, полинуклеотидов — составляющих основу жизни. Животные должны получать готовые органические вещества с пищей. Как растения, так и животные используют далее эти биологические полимеры для двух целей. Во-первых, эти биологические полимеры составляют основу функциональных и структурных элементов органов и тканей. Во-вторых, они подвергаются многоступенчатому процессу ферментативного окисления в конечном счете до углекислого газа и воды. Живая материя способна запасать выделяемую при этом окислении энергию и рационально использовать ее для поддержания своего существования и воспроизведения. Совокупность согласованных и регулируемых химических реакций, которые происходят при этом, носит название основного метаболизма и служит предметом изучения биологической химии. [c.10] Наряду с нею существует биоорганическая химия. Между этими дисциплинами нет четкой границы. Основным для биоорганической химии является вопрос о способах функционирования природных органических молекул как первичных, так и вторичных метаболитов. Эта наука стремится ответить на вопросы, с какой целью синтезируется в живом организме вещество, в какие взаимодействия и как оно вступает с другими компонентами организма, чтобы выполнить свою функцию. [c.11] Еще труднее провести границу между биоорганической химией и молекулярной биологией. Последняя имеет дело с высокомолекулярными природными веществами белками, полисахаридами, нуклеиновыми кислотами. [c.11] Все эти науки изучают химическое устройство и функционирование жизни и должны рассматриваться как единый комплекс наук о химизме живой материи. [c.11] Химический состав высших форм жизни достаточно однообразен. Одни и те же химические соединения функционируют в теле лягушки и человека. Хотя эволюционно между этими организмами огромная разница. В то же время даже близкие и родственные виды растений, грибов или водорослей различаются между собой, иногда очень сильно, по природе синтезируемых вторичных метаболитов. Каждый вид или даже подвид этих организмов уникален по химическому составу. Эта уникальность и питает химию природных соединений. Количество известных к настоящему времени вторичных метаболитов составляет примерно 50—60 тысяч. Однако это лишь ничтожная часть реально существующих в живой природе. Даже в наиболее изученном царстве растений в руках химиков побывало только 6—7 % объектов из имеющихся на Земле 750 тысяч их видов. [c.11] Понимание того, как устроены и функционируют живые организмы, имеет большое значение как для естествознания, так и для практической деятельности человека. С точки зрения химии, жизнь — это сеть взаимно связанных и саморегулирующихся реакций. И эту сложную сеть нельзя понять, не зная ее конкретных участников. Природа не создает ничего лишнего. Каждое вещество в живом организме выполняет какую-либо функцию. Когда находят его в природе, то не только устанавливают его химическое строение, ио и стремятся понять — зачем, с какой целью оно синтезируется в организме. Ответ на этот вопрос представляет собой шаг вперед к пониманию устройства и функционирования живой материи. [c.11] Эти теоретические аспекты тесным образом связаны с практической деятельностью человека. В настоящее время химики-природники основную свою задачу видят в изучении биологически активных соединений. Такие вещества могут служить лекарственными препаратами, вспомогательными добавками в пищевой промышленности, в животноводстве и других областях сельскохозяйственной деятельности. Из растительного сырья вырабатывается четвертая часть лечебных средств, значительная часть других — из животных материалов. Природные вешества служат стимуляторами роста растений и животных, используются для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Практика постоянно ставит задачи поиска веществ с новыми видами биологической активности. При этом важны не только само нахождение биологически активного вещества и указание путей его непосредственного использования. В структурах природных веществ заключена ценная информация о связи биологического действия с химическим строением. [c.11] Изучение этой связи служит богатым источником идей для химического синтеза новых лекарственных препаратов. [c.12] Структура природных веществ устанавливается комплексом физических, физико-химических и химических методов. При этом всегда остается вероятность ощибок и неправильной интерпретации данных. Поэтому традиционно заверщающим этапом выступает химический синтез природного вещества. Так как химическое строение многих вторичных метаболитов отличается больщой сложностью, перед их синтезом возникают задачи в высшей степени трудные. Для преодоления этих трудностей зачастую недостаточно имеющегося синтетического арсенала и необходимо создание новых методов и их комбинаций. В этом смысле химия природных соединений служит важным стимулом развития органического синтеза. [c.12] Изучение природного соединения состоит из нескольких этапов. Прежде всего его необходимо обнаружить и выделить в чистом виде. Затем следует работа по установлению его химической структуры. Далее исследователи стремятся понять функцию изучаемого вещества в живом организме, вскрыть путь его биосинтеза, предложить направления и способы его практического применения. На каждом этапе требуются специальные теоретические знания и многие экспериментальные приемы. Однако цель данной книги — ознакомление читателя с химической структурой природных веществ, путями их биосинтеза и принципами классификации. Основы экспериментальной техники и методы установления химического строения подробно изложены во многих руководствах, часть из которых приведена в конце раздела. [c.12] Строение углеродных скелетов лежит в основе классификации и систематизации в химии природных соединений. Однако большой строгостью эта классификация не отличается, так как принципы, положенные в ее основу, неоднородны. Некоторые природные вещества объединяют в один класс по химическому признаку, например алифатические углеводороды, производные нафталина. В других случаях в основу классификации положены биогенетические закономерности. Так, под названием изопреноиды понимают вещества, углеродные остовы которых образовались конденсацией нескольких молекул изопентенилпирофосфата, имеющего скелет изопрена. Название алкалоиды дано природным продуктам, содержащим азот и выделяемым из растений. А подобные им по структуре метаболиты плесневых грибов именуются антибиотиками. Такая непоследовательность приводит к тому, что, например, в разделе алкалоидов помешают вещества, которые с равным правом можно отнести к изопреноидам, ароматическим соединениям, производным алифатических углеводородов и т.п. [c.13] Однако классификация продуктов вторичного метаболизма сложилась исторически и, несмотря на элементы непоследовательности, удобна в практической работе. Задача данной книги ввести начинающего исследователя в мир химических формул природных соединений таким образом, чтобы этот мир не выглядел сложным набором не связанных между собой структур, а предстал в виде системы, где каждое известное или вновь открываемое вещество находит свое логическое место. [c.13] Вернуться к основной статье