1.

Napisz wynik reakcji Michaela dla poni

ż

szego przykładu. Nazwij substraty.

CH

3

NO

2

O

O

O

2

N

+

1. EtO

-

Na

+

2. H

3

O

+

nitrometan 3-buten-2-on

2.

Na przykładzie acetonu zapisz mechanizm reakcji kondensacji aldolowej.

3.

Czym ró

ż

ni

ą

si

ę

aldozy od ketoz? Zapisz wzorami po jednym przykładzie i

podaj sposób ich rozró

ż

niania na drodze chemicznej.

Przykład aldozy Przykład ketozy

(glukoza- aldoheksoza) (fruktoza-ketoheksoza)

C

C

C

C

C

CH

2

OH

H

O

OH

H

OH

OH

H

O

H

H

H

CH

2

OH

C

C

C

C

CH

2

OH

H

OH

OH

O

H

H

H

O

Ró

ż

nica mi

ę

dzy aldoz

ą

a ketoz

ą

Wyst

ę

puje ró

ż

nica w charakterze grupy karbonylowej: aldozy posiadaj

ą

grup

ę

aldehydow

ą

, a ketozy ketonow

ą

.

Rozró

ż

nienie na drodze chemicznej

Reakcj

ą

pozwalaj

ą

c

ą

odró

ż

ni

ć

aldozy od ketoz jest reakcja z buforowanym wodnym

roztworem Br

2

. Reakcja ta jest specyficzna dla aldoz (utleniaj

ą

si

ę

do kwasu

aldonowego), a ketozy nie ulegaj

ą

utlenieniu przez wodny roztwór Br

2

Reakcja z Br

2

na przykładzie glukozy, która utlenia si

ę

do kwasu D-

glukarowego:

O

C

C

C

C

C

CH

2

OH

H

OH

H

OH

OH

H

O

H

H

H

O

C

C

C

C

C

CH

2

OH

O

H

OH

H

OH

OH

H

O

H

H

H

Br

2

, H

2

O

pH=6

4.

Dla D-glukozy napisz reakcje tworzenia form cyklicznych i zaznacz pozycj

ę

anomeryczn

ą

.

5.

Napisz reakcj

ę

zmydlania dowolnego tluszczu.

6.

Co to s

ą

mydła? Jak si

ę

je otrzymuje i na czym polegaj

ą

wła

ś

ciwo

ś

ci pior

ą

ce

(myj

ą

ce) mydła?

7.

Co oznacza okre

ś

lenie kwas tluszczowy omega-3 ?

W kwasie tłuszczowym ostatni atom w

ę

gla w ła

ń

cuchu jest oznaczany symbolem

omega. Omega 3 oznacza,

ż

e pierwsze wi

ą

zanie podwójne znajduje si

ę

przy 3

atomie w

ę

gla licz

ą

c od atomu omega.

OH

O

ω

8.

Jakie zwi

ą

zki zaliczamy do lipidów, napisz odpowiednie wzory.

Lipidami nazywamy naturalne organiczne cz

ą

steczki o nieznacznej rozpuszczalno

ś

ci

w wodzie, izolowane z komórek lub tkanek przez ekstrakcj

ę

niepolarnymi

rozpuszczalnikami organicznymi takimi jak np. eter czy chloroform. Przykładami
lipidów s

ą

: tłuszcze, oleje, woski, prostaglandyny, steroidy, terpenoidy, wiele

spo

ś

ród witamin i hormonów oraz wi

ę

kszo

ść

niebiałkowych składników błon

komórkowych.

O

H

CH

3

CH

3

H

H

H

H

cholesterol

O

kamfora

O

H

H

O

H

H

H

H

O

CO

2

H

prostaglandyna E

1

C

H

2

C

H

C

H

2

O

O

O

R

R'

O

R''

O

O

tłuszcz zwierz

ę

cy- triester

(R, R', R''= ła

ń

cuchy C

11

-C

19

)

9.

Jaka wa

ż

na cecha odró

ż

nia w

ę

glowodany od lipidów.

W

ę

glowodany, tak jak lipidy, to organiczne zwi

ą

zki chemiczne składaj

ą

ce si

ę

z

atomów w

ę

gla, wodoru i tlenu. S

ą

to zwi

ą

zki zawieraj

ą

ce jednocze

ś

nie liczne grupy

hydroksylowe, karbonylowe oraz czasami mostki półacetalowe. W

ę

glowodany

mo

ż

emy podzieli

ć

na: cukry proste (monosacharydy), oligosacharydy, wielocukry

(polisacharydy) Najpowszechniejszym przykładem w

ę

glowodanów jest glukoza:

Ze wzgl

ę

du na obecno

ść

licznych grup –OH w

ę

glowodany bardzo dobrze

rozpuszczaj

ą

si

ę

w wodzie – w przeciwie

ń

stwie do lipidów.

Lipidami nazywamy naturalnie wyst

ę

puj

ą

ce organiczne cz

ą

steczki o nieznacznej

rozpuszczalno

ś

ci w wodzie, izolowane z komórek i tkanek przez ekstrakcj

ę

niepolarnymi rozpuszczalnikami organicznymi. Przykładami lipidów s

ą

tłuszcze, oleje,

woski, wiele witamin i hormonów. Zbudowane s

ą

z atomów w

ę

gla, wodoru, tlenu oraz

innych pierwiastków, np. azotu czy fosforu. S

ą

to zwi

ą

zki składaj

ą

ce si

ę

z alkoholi

zestryfikowanych z resztami kwasów tłuszczowych lub kwasów tłuszczowych wraz z
innymi zwi

ą

zkami chemicznymi. Ze wzgl

ę

du na budow

ę

nie rozpuszczaj

ą

si

ę

w

wodzie, natomiast dobrze rozpuszczaj

ą

si

ę

w rozpuszczalnikach niepolarnych.

Tłuszcze mo

ż

emy podzieli

ć

na: ro

ś

linne i zwierz

ę

ce lub nasycone i nienasycone lub

stałe i ciekłe.

Ogólny wzór tłuszczu:

10.

Podaj podział terpenów. Jaka reguła ma tu zastosowanie?

Terpeny klasyfikuje si

ę

zale

ż

nie od liczby jednostek izoprenowych, które zawieraj

ą

.

Tak wi

ę

c monoterpeny to 10-w

ę

glowe substancje biosyntezowane z dwóch jednostek

izoprenowych, seskwiterpeny s

ą

to 15-w

ę

glowe cz

ą

steczki powstałe z trzech

jednostek izoprenowych itd.

Liczba atomów w

ę

gla

Liczba

jednostek

izoprenowych

Klasyfikacja

10

2

monoterpen

15

3

seskwiterpen

20

4

diterpen

25

5

sesterterpen

30

6

triterpen

40

8

tetraterpen

α-D-glukopiranoza

β-D-glukopiranoza

Ma tu zastosowanie reguła izoprenowa. Zgodnie z t

ą

reguł

ą

terpeny mog

ą

by

ć

rozpatrywane jako produkty kolejnego ł

ą

czenia według mechanizmu „głowa do

ogona” jednostek izoprenowych (2-metylobuta-1,3-dienowych). Atom w

ę

gla C1

nazywamy „głow

ą

” jednostki izoprenowej, a atom w

ę

gla C4 jest „ogonem”.

11.

Co oznacza poj

ę

cie mutarotacja?

Mutarotacja– polega na zmianie warto

ś

ci liczbowej k

ą

ta skr

ę

cania

płaszczyzny

ś

wiatła spolaryzowanegoprzechodz

ą

cego przez roztwory substancji

ulegaj

ą

cych epimeryzacji. W przypadku sacharydów spowodowana jest stopniowym

przechodzeniem anomeru

α

w

β

. Jest wynikiem tautomerycznych równowag,

ustalaj

ą

cych si

ę

w roztworach cukrów (np. w stanie równowagi roztwór wodny D-

glukozy zawiera 35,5% formy

α

i 64,5% formy

β

). (Przewaga formy

β

-D-glukozy

wynika st

ą

d,

ż

e odmiana ta jest korzystniejsza energetycznie, gdy

ż

w konformacji

krzesłowej wszystkie podstawniki s

ą

w pozycjach ekwatorialnych). Mutarotacja jest

zjawiskiem, wyst

ę

puj

ą

cym u wi

ę

kszo

ś

ci sacharydów (nie wyst

ę

puje np. w

roztworze sacharozy, gdy

ż

w tym disacharydzie oba anomeryczne atomy w

ę

gla s

ą

zablokowane wi

ą

zaniem O-glikozydowym). Jest charakterystyczna dla cukrów

redukuj

ą

cych.

Mutarotacja przebiega przez odwracalne otwarcie pier

ś

cienia ka

ż

dego z anomerów

do otwartoła

ń

cuchowego aldehydu, a nast

ę

pnie zachodzi ponowne zamkni

ę

cie

pier

ś

cienia.

O

O

H

O

H

OH

OH

CH

2

OH

C

13

CH

2

OH

OH

H

H

O

H

OH

H

OH

H

O

H

O

O

H

O

H

OH

OH

CH

2

OH

trans

cis

α

-D-glukopiranoza

β

-D-glukopiranoza

C1

„głowa”

C3

C2

C4

„ogon”

12.

Wyja

ś

nij, dlaczego pirydyna jest mocniejsz

ą

zasad

ą

ni

ż

pirol?

Pirydyna

pirol

Pirol jak i pirydyna maj

ą

woln

ą

par

ę

na atomie azotu . W pirolu wolna para jest

wykorzystana do stworzenia układu aromatycznego , pirydyna ma układ aromatyczny
wi

ę

c para na azocie zostaje nie wykorzystana i to ona

ś

wiadczy o wi

ę

kszej

zasadowo

ś

ci pirydyny nad pirolem.

13.

Napisz wzór guaniny oraz tyminy.

N

N

N

N

O

H

NH

2

H

guanina ( G )

N

N

O

O

C

H

3

H

H

tymina ( T )

14.

Napisz wzór pirymidyny i puryny oraz zaznacz pozycje zasadowe w tych

zwi

ą

zkach. Napisz wzory co najmniej 2 zasad wchodz

ą

cych w skład nukleotydów.

N

N

N

N

H

NH

2

N

N

N

N

H

O

NH

2

H

N

N

NH

2

H

O

N

N

O

H

C

H

3

O

H

N

N

O

H

O

H

N

N

pirymidyna

1

2

3

4

5

6

N

N

N

N

H

puryna

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Zasady purynowe i pirymidynowe

adenina (A)
DNA
RNA

guanina (G)
DNA
RNA

cytozyna (C)
DNA
RNA

tymina (T)
DNA

uracyl (U)
RNA

zasadowe

zasadowe

zasadowe

zasadowe

zasadowe

15.

Napisz wzory i nazwij zwi

ą

zki heterocykliczne zawieraj

ą

ce azot i/lub tlen o 3,

5 i 6 atomach w pier

ś

cieniu.

16.

Jakim elementem struktury ró

ż

ni

ą

si

ę

rybonukleotydy od

deoksyrybonukleotydów?
Ró

ż

ni

ą

si

ę

one jedn

ą

zasad

ą

(tymina - uracyl). Jak tak

ż

e obecno

ś

ci

ą

grupy

hydroksylowej w przypadku cukru w rybonukleotydzie.

17.

Napisz wzory odpowiednich rybonukleotydów zawieraj

ą

cych adenin

ę

oraz

uracyl.

18.

Na dowolnych przykładach napisz co najmniej 3 reakcje (ró

ż

ne metody)

otrzymywania aminokwasów.

Synteza Streckera

O

H

NH

4

Cl / KCN

OH

2

N

NH

2

H

3

O+

NH

2

OH

O

Reakcja Hela- Wolharda- Zieli

ń

skiego

OH

O

Br

2

PBr

3

OH

Br

O

NH

3

NH

2

OH

O

Synteza przez acetamidomalonian etylu

N

O

CH

3

CO

2

Et

EtO

2

C

EtONa

BrCH

2

CO

2

Et

N

O

Ch

3

CO

2

Et

EtO

2

C

CH

2

CO

2

Et

H

3

O+

Temp

O

OH

NH

2

OH

O

Redukcyjne aminowanie

α

-oksokwasów

OH

O

O

NH

3

NaBH

4

OH

O

NH

2

19.

Co to jest punkt izoelektryczny aminokwasu? Definicja.

W roztworze kwasowym, czyli przy niskim pH, cz

ą

steczka aminokwasu jest

protonowana i wyst

ę

puje głównie jako kation. W roztworze zasadowym, przy

wysokim pH, aminokwas traci proton i wyst

ę

puje głównie jako anion

. Po

ś

rednie pH,

przy którym istnieje dokładna równowaga mi

ę

dzy form

ą

kationow

ą

i anionow

ą

aminokwasu i wyst

ę

puje on jedynie jako oboj

ę

tny, dipolowy jon obojnaczy

nazywamy punktem izoelektrycznym, pI, aminokwasu.

20.

Na czym polega proces elektroforezy?

Elektroforeza to metoda separacji makrocz

ą

steczek. Pod wpływem przyło

ż

onego

napi

ę

cia cz

ą

steczki te, obdarzone ładunkiem elektrycznym, w

ę

druj

ą

w polu

elektrycznym. Pr

ę

dko

ść

przemieszczania zale

ż

y od ładunku makrocz

ą

steczki, jej

rozmiaru, kształtu, a tak

ż

e oporów ruchu

ś

rodowiska. Technika ta jest najcz

ęś

ciej

stosowana do rozdzielenia DNA i jego analizy w

ż

elu, a tak

ż

e do rozdzielania RNA

czy białek.

Wyró

ż

nia si

ę

dwa rodzaje

ż

eli:

ż

ele agarozowe i

ż

ele poliakrylamidowe

Aparaty do elektroforezy:

aparat i

ż

el poziomy –

ż

el umieszcza si

ę

poziomo; nalewamy do zbiornika

odpowiedni bufor i przykładamy napi

ę

cie – to wywołuje migracj

ę

DNA (ma ładunek

ujemny) od elektrody ujemnej (katody) do elektrody dodatniej (anody);

aparat pionowy – stosuje si

ę

go głównie do rozdziału w

ż

elach poliakrylamidowych;

ż

el umieszcza si

ę

pionowo; od góry i od dołu

ż

elu s

ą

zbiorniki z buforem; kierunek

migracji jest od elektrody ujemnej do elektrody dodatniej.

Rozdział elektroforetyczny zale

ż

y od kilku czynników:

konformacji DNA;

R O

R O

R O

H

3

NCHCOH

H

3

NCHCO

H

3

NCHCO

+

_

+

+

_

H

3

O

-

OH

niskie pH
(protonowany)

wysokie pH
zdeprotonowany

pH

punkt izoelektryczny
(neutralny jon obojnaczy)

wielko

ś

ci DNA – im wi

ę

ksze, tym wolniej migruje w

ż

elu;

st

ęż

enia agarozy;

przyło

ż

onego napi

ę

cia;

rodzaju buforu.

Przed nało

ż

eniem próby DNA w

ż

el podbarwiamy prób

ę

barwnikiem

ś

ledz

ą

cych, np.

bł

ę

kit bromofenolowy, który w

ę

druje w tym samym kierunku co DNA, z pr

ę

dko

ś

ci

ą

tak

ą

jak około 1.000 par zasad. Do barwnika

ś

ledz

ą

cego dodaje si

ę

tak zwany

roztwór obci

ąż

aj

ą

cy. Najcz

ęś

ciej jest to st

ęż

ony roztwór mocznika lub sacharozy albo

fikol 400. Czynnik obci

ąż

aj

ą

cy powoduje,

ż

e próbka opada na dno studzienki

(kanału), wypychaj

ą

c z niej bufor na zewn

ą

trz.

Wyniki rozdziału elektroforetycznego obserwuje si

ę

po wybarwieniu DNA bromkiem

etydyny i wizualizacji w

ś

wietle UV przy długo

ś

ci fali

α

= 260 nm (maksimum

absorpcji dla DNA).

ś

el mo

ż

na sfotografowa

ć

przy zastosowaniu odpowiedniego

filtra.

Rys. Schemat przebiegu procesu elektroforezy (

ź

ródło: wikipedia.pl, domena

publiczna).

ś

el agarozowy z uformowanymi w nim trzema studzienkami (S) na próbki.

Wstrzykni

ę

cie markera DNA (wzorzec masowy) do pierwszej studzienki.

Wprowadzenie badanych próbek do drugiej i trzeciej studzienki.

Przyło

ż

enie napi

ę

cia. DNA porusza si

ę

w kierunku anody ze wzgl

ę

du na posiadany

ładunek ujemny.

Małe fragmenty DNA poruszaj

ą

si

ę

szybko przez

ż

el, du

ż

e fragmenty DNA – powoli.

Normalnie DNA nie jest widoczny w trakcie tego procesu, dlatego do próbki DNA
dodawany jest barwnik.

21.

Podaj definicje reakcji pericyklicznych oraz wyja

ś

nij znaczenie nast

ę

puj

ą

cych

oznacze

ń

[2+2], [2+4], itp.

Reakcje pericykliczne s

ą

to reakcje w których tworzenie nowych wiazan i zrywanie

starych zachodzi równocze

ś

nie w cyklicznym stanie przej

ś

ciowym, podczas reakcji

nie tworz

ą

si

ę

produkty po

ś

rednie. Oznaczenia te charakteryzuja reakcje

cykloaddycji- reakcje mi

ę

dzycz

ą

steczkowe, w których 2 cz

ą

steczki ulegaj

ą

addycji ,

tworz

ą

c cykliczny produkt. Cyfry w nawiasie oznaczaja ilo

ść

elektronów pi bior

ą

cych

udział w reakcji. 2+2 pomi

ę

dzy dwoma alkenami(produktem jest cyklobutan lub

pochodne), 4+2 dien + dienofil-r. Dielsa-Aldera(produktem jest cykloheksen lub
pochodne).

22.

Opisz krótko (ilustruj

ą

c dowolnymi równaniami reakcji) nast

ę

puj

ą

ce procesy:

a) cykloaddycja [4+2] Dielsa-Aldera
b) przegrupowanie [3,3] Claisena