Чаще используется метод направленного синтеза. Исследователь постепенно накапливает материал, показывающий, какие химические радикалы или иные структуры ответственны за тот или иной вид действия. Одна из основных проблем фармакологии – изучение закономерностей «структура-действие». Все больше накапливается данных, на основании которых составляются программы для компьютеров. Уже с большей долей вероятности можно предсказать характер действия планируемого к синтезу и последующему изучению соединения. Всегда решающим остается эксперимент, но знание общих закономерностей «структура-действие» сокращает путь к успеху.
Природные молекулы растительного происхождения служат моделями для синтеза полезных соединений. Примером такого соединения может быть салициловая кислота, выделенная из коры ивы и некоторых других растений. На ее основе было создано такое популярное лекарство, как аспирин (ацетилсалициловая кислота). В настоящее время, несмотря на огромные успехи химиков-синтетиков, из растений получают более трети лекарственных препаратов, структура многих из них настолько сложна (винбластин, сердечные гликозиды, кокаин, резерпин, хинин, колхицин, пилокарпин), что растения еще долго будут их единственным источником.
Мир вторичных растительных веществ богат и разнообразен. Эта кладовая нужных для человека соединений только начинает приоткрывать свои двери. Сейчас исследовано не более 15 % всех обитающих на Земле видов растений, а их насчитывается не менее 250 тыс. К сожалению, прогресс цивилизации на нашей планете носит техногенный характер, что неминуемо влечет за собой уничтожение дикорастущей флоры. Биосинтетические возможности растений еще далеко не раскрыты.
Работают Институт фитохимии Республики Казахстан (Караганда), Лаборатория фитохимии Центрального Сибирского ботанического сада СО РАН (Новосибирск). Можно почитать: Гудвин Т., Мерцер Э. Введение в биохимию растений. Т. 2. – М.: Мир, 1986.
Откуда на Земле кислород и какова природа зрения? Фотохимия.
Четыре млрд. лет назад атмосфера Земли не содержала свободного кислорода, он находился только в составе оксидов. Насыщение атмосферы Земли кислородом началось, когда группа Нсообменномх бактерий начала вымирать. Это произошло 2,7 миллиарда лет назад. При этом сине-зеленые водоросли, выделяющие кислород, продолжили свою жизнедеятельность. Толчком к этому событию стало снижение содержания никеля на Земле, необходимого для жизнедеятельности Нсообменномх бактерий. Затем с появлением зеленых растений с дело вступил фотосинтез.
Фотохимия – наука о химических превращениях Нсооб под действием электромагнитного излучения – ближнего ультрафиолетового (с длиной волны 100-400 нм), видимого (400-800 нм) и ближнего инфракрасного (0,8-1,5 мкм). Практическая фотохимия – фотография (важнейшее достижение фотохимии – изобретение фотографии, основанной на фотохимическом разложении галогенидов серебра); изготовление печатных форм и микросхем методами фотолитографии; фотохимический синтез (производство капролактама, синтез витаминов группы D); модификацией полимерных материалов (фотополимеризация, фотомодификация и фотодеструкция полимеров); преобразованием солнечной энергии в химическую.
Самым значимым для Земли природным фотохимическим является фотосинтез – превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами энергии солнца в энергию химических связей органических веществ,
hu
nCO2 + nH2O = [CH2O]n +nO2 .
Ежегодно в результате фотосинтеза на земле образуется 150 млрд. тонн органического вещества, усваивается 300 млрд. тонн СО2 и выделяется 200 млрд. тонн О2.
Подавляющую часть информации об окружающем мире человек и большинство животных получают посредством зрения, основанного на фотоизомеризации родопсина или зрительного пурпура в палочках и йодопсина в колбочках, которая запускает цепь ферментативных процессов усиления сигнала и тем самым обеспечивает чрезвычайно высокую чувствительность вплоть до регистрации отдельных фотонов. Так как зрительный нерв имеет разветвления по всей поверхности сетчатки, то характер раздражения зависит от того, в каких местах сетчатки произошло фотохимическое разложение. Поэтому раздражение зрительного нерва позволяет судить о характере изображения на сетчатке и, следовательно, о картине во внешнем пространстве, которая является источником этого изображения.