Биологическая химия. Том 31 - Карасев В.А.
Скачать (прямая ссылка):
о га S
я >о н
со о с? CJ ш с;
С> ьй я
*7? Я
^ к га Й ®
2 о 5 я t- S л “St
я
0
1 с 2 и S о с; я со га t- х
со 2 н сх2 О
S о Ч
s's S СХ Я о сц о ж
О GJ
? сх
о о о -&
е о -&
X " м |S
Я
Ьг;
я
о
н
о со с/^ со о о о о о о
1! II It II II II II II и я
О ООО Си Q. си со сп со
I 1 1 1 1 1 1 1 I
О 1 1 J. 1 1 1 1 1 \
OZO О Z О О Z О
N—N=N, С—N = 0, N—N = 0, О—N = 0 и т. д.); семейства фосфора и серы имеют значительно меньше групп, чем можно представить и т. д. Причины такого ограничения числа простых и резонансных групп заключены, по-видимому, в особенностях электронной структуры атомов элементов-органогенов, однако детальное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки нашей работы. Так или иначе, факт построения данной классификации является важным свидетельством отбора в состав биомолекул лишь определенных сочетаний из атомов элементов-органогенов.
В подтверждение того, что все группы атомов, представленные в таблице 1, имеются в биологических молекулах, нами была составлена таблица распределения наиболее часто встречающихся биомолекул и связей между ними в соответствии с простыми и резонансными группами (табл. 2). Из таблицы видно, что как простые, так и резонансные группы широко представлены в биомолекулах, однако частота их встречаемости сильно варьирует. Наиболее распространенными простыми группами являются С—С, С—N и С—О. Подавляющее большинство биомолекул содержат еще и резонансные группы, а некоторые можно представить состоящими только из резонансных групп. Наибольшее число представителей имеет резонансная группа N—С = О. Несколько менее распространены группы С—С=С, С—C = N, N—C = N, С—С = 0, О—С=0, О—Р=0, О—S=0. Остальные группы встречаются сравнительно редко и имеют очень немного представителей среди биомолекул.
4.1.2. Введение представления о системах сопряженных ионно-водородных связей
Расположение простых и резонансных групп в виде таблицы позволяет провести систематический анализ свойств этих групп по отношению к атомам водорода, и ввести на этой основе представления о системах из этих групп, связанных водородными связями, получивших наименование «системы сопряженных ионно-водородных связей».
Анализ свойств простых и резонансных групп по отношению к атомам водорода. Простые группы. Из пяти простых групп, представленных в табл. 1, четыре — С—N, С—О, С—S и S—S — способны к образованию водородных связей. Рассмотрим этот вопрос более подробно, как это было сделано нами в работе [5]„ но с использованием формул Льюиса.
В группе С—-N два атома водорода присоединяются к атому азота ковалентной связью, однако наличие свободной неподе-ленной пары электронов позволяет присоединиться еще одному протону:
н
н : N: + н+ ¦ I
С
н
н : N+: Н
Образуется заряженный ион С—N+H3, в котором заряд, привносимый избыточным протоном, равномерно распределяется между всеми тремя атомами водорода. Такая группа способна участвовать в образовании трех протонодонорных водородных связей.
Атом кислорода в группе С—О прочно связывается лишь с одним атомом водорода:
С
При этом наличие еще двух неподеленных пар электронов создает возможность для образования двух дополнительных протоноакцепторных водородных связей с другими группами, помимо протонодонорной водородной связи самой С—О-группы.
Группа С—S во многом сходна по свойствам группой С—О:
:f:H К.З)
С
хотя водород связан с атомом серы не столь прочно и проявляет кислотные свойства. Она также может образовать одну протонодонорную и две протоноакцейторные водородные связи.
Группа S—S встречается в биологических молекулах только в связи с углеродом:
C-S-S-C (4.4)
и может участвовать в соответствии с числом неподеленных пар электронов, в образовании четырех протоноакцепторных водородных связей с другими группами. Для простых групп с увеличением их молекулярной массы (в табл. 1 — сверху вниз) можно отметить общую тенденцию к ослаблению протонодонорных и усилению протоноакцепторных свойств.
