З'єднання природні

З'єднання природні, речовини, що є проміжними або кінцевими продуктами життєдіяльності організмів. Термін умовний, т.к. к С. п. зазвичай не відносять ряд простих продуктів метаболізму (метан, оцетова кислота, етиловий спирт і ін.), компоненти, що входять до складу вугілля, нафт і т.п., неорганічні з'єднання, що утворюються в процесі обміну речовин (O ₂ , Co ₂ , H ₂ O і ін.) або присутні в неживій природі (мінерали, гази і т.п.). Розрізняють високомолекулярні С. п. або біополімери, і низькомолекулярні С. п.; умовний кордон між ними лежить в області молярної маси 5000 дальтон . До високомолекулярних С. п. відносять білки, нуклеїнові кислоти і полісахариди, а також змішані біополімери — глікопротеїди, нуклеопротєїди, ліпопротєїди і ін. Ці речовини є основними структурними компонентамі клітки і виконують найважливіші біологічні функції (біологічний каталіз, зберігання і передача спадкової інформації, транспорт речовин, імунітет і ін.). У деяких рослинах зустрічається ще один тип біополімерів — поліїзопреноїди (каучук, гутаперча). До низькомолекулярних С. п. відноситься велике число органічних речовин різної хімічної природи. Сюди входять мономірні складові біополімерів — амінокислоти, нуклеотиди і моносахариди, з'єднання, побудовані з невеликого числа мономірних ланок (олігонуклеотіди, олігосахариди), ліпіди, а також велике число речовин, що відносяться до аліфатичних, аліциклічних, ароматичних і гетероциклічних типів органічних сполук (природні пігменти, стероїди, ізопреноїди алкалоїди і ін.). Низькомолекулярні С. п. виконують в організмі функції будівельного матеріалу при синтезі біополімерів, є біорегулювальниками (гормони, медіатори, вітаміни), засобами захисту (токсини, антибіотики) і хімічні комунікації між організмами (феромони і ін.).

  Дослідження С. п. — один з найважливіших напрямів сучасній біології і хімії, що створює основу для розуміння біологічних процесів на молекулярному рівні. Хоча багато С. п. використовувалися ще в глибокій старовині (наприклад, природний фарбник пурпур, деякі отрути), сучасна історія вивчення С. п. почалася в кінці 18 — початку 19 вв.(століття) і з'явилася логічним наслідком розвитку ятрохимії і інтересу дослідників до складу живих організмів хімічній природі біологічно активних з'єднань, і біохімічними основами фізіологічних процесів. Перші успіхи у виділенні і очищенні С. п. були досягнуті в роботах До. Шеєле (1769–85). У 1830–40 рр. 19 ст роботами Ю. Лібіха і його школи було встановлене, що до складу харчових продуктів входять білки, жири і вуглеводи. Великий вклад в дослідження С. п. внесли до 19 — початку 20 вв.(століття) М. Бертло, Л. Пастер, Е. Фішер, а з вітчизняних учених — А. М. Бутлеров, А. Я. Данільовський, М. Ст Ненцкий, Ст С. Гульовіч . У Росії дослідження С. п. розвивалися на кафедрах медичної і фізіологічної хімії, що створилися з 1860-х рр. (у 1847 А. І. Ходневим був випущений в Харкові перший підручник фізіологічної хімії). В середині 20 ст в результаті розробки нових методів виділення, очищення і аналізу структури складних речовин ( хроматографія, електрофорез, ізотопні індикатори іонний обмін, оптична, радіо- і мас спектроскопія, рентгеноструктурний аналіз) почався бурхливий розвиток різних напрямів у вивченні С. п. Була з'ясована просторова структура багатьох білків, у тому числі таких складних, як міоглобін (Дж. Кендрю, 1957) і гемоглобін (М. Перуц, 1959), здійснений синтез ферменту рібонуклеази (Р. Мерріфілд, 1969), створені методи синтезу нуклеотидів (А. Тодд, 1949—55) і нуклеїнових кислот, що завершилися синтезом гена аланінової транспортної рибонуклеїнової кислоти (Х. Корана, 1970). Завдяки роботам Р. Робінсона (Великобританія), А. П. Орехова (СРСР) і ін. з'ясоване будова і здійснений синтез багатьох алкалоїдів. Значні успіхи досягнуті в області вивчення будови і механізму дії ферментів (див., наприклад, Лізоцим ), антибіотиків (А. Флемінг, Х. Флорі, Е . Чейн, Великобританія; З. Ваксман, США; М. М. Шемякин, СРСР, і ін.), вітамінів (наприклад, синтез вітаміну B ₁₂ А. Вудвордом, 1970). С. п. — об'єкт вивчення класичною біохімії і що виникла в середині 20 ст молекулярній біології (народження молекулярної біології зазвичай пов'язують зі встановленням в 1953 Дж. Уотсоном і Ф. Криком просторової структури дезоксирибонуклеїнової кислоти ). Вивчення хімічної структури С. п. складає предмет самостійного розділу органічній хімії — хімії природних з'єднань. Що оформилася в 60-х рр. 20 ст в самостійну дісципліну біоорганічна хімія ставить своїм основним завданням встановлення зв'язків між структурою С. п. і їх функцією в організмі. Вся більша увага учених залучає порівняльне вивчення структури і функції певних класів С. п. на різних рівнях еволюції органічного світу. Т. о., поширення С. п. в живій природі, їх будова, дороги біосинтезу, дія на організм в цілому і на окремі біохімічні процеси — предмет комплексного вивчення різних дисциплін, що використовують математичні, фізичні, хімічні і біологічні методи. Освоєні і розробляються методи промислового здобуття вітамінів, гормонів амінокислот, антибіотиків і ін. С. п. (див., наприклад, Мікробіологічний синтез ).

  Дослідження С. п. ведуться в багатьох наукових установах в СРСР і за кордоном. У СРСР ці дослідження координуються Відділенням біохімії, біофізики і хімії фізіологічно активних з'єднань АН(Академія наук) СРСР. Систематично проводяться регіональні і міжнародні симпозіуми і конференції з різних аспектів вивчення С. п. Результати досліджень по хімії С. п. публікуються в СРСР в журналах «Хімія природних з'єднань» (Таш., з 1965), «Біоорганічна хімія» (з 1975), «Журнал органічної хімії» (з 1965), «Антибіотики» (з 1956) і ін. Успіхи в цій області освітлюють також в міжнародному щорічнику «Fortschritte der Chemie Organischer Naturstoffe» (W. — N. Y. — B. — Hdib., з 1938).

  Літ.: Перспективи розвитку органічної хімії, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1959; Молекули і клерки, пер.(переведення) з англ.(англійський) ст 1–5, М., 1966–1970; Хохолів А. С., Овчинників Ю. А., Хімічні регулювальники біологічних процесів, М., 1969; Фінеан Дж., Біологічні ультраструктури, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1970; Хімія біологічно активних природних з'єднань, під ред. Н. А. Преображенського і Р. П. Евстігнєєвой, М., 1970; Fruton J. S., Molecules and life, N. Y., 1972.

  Ст До. Антонов.