Izoprénvázas vegyületek
Izoprénvázas vegyületek (terpének, karotinoidok) Természetes anyagok, amelyek izoprén molekulákból épülnek fel
CH2
Izoprén C5H8
C CH3
CH
CH3
CH2
-CO2 -H2O
HOOC
CH2
C
CH2 CH2
OH
OH
mevalonsav az izoprenoidok prekurzora biokémiai keletkezésük folyamatában
Előfordulás: • sokféle növényben, főként virágzatokban és gyümölcsökben • számos képviselőjük illékony („éteres illóolajok”), • kellemes illat (parfüméria)
2
Ecetsav
Mevalonsav
Mevalonsav
Izopentenil-pirofoszfát
3
Izoprén szabály láb
láb
fej fej
fej
fej
fej
láb
Karvon 4
A terpének csoportosítása az izoprén-egységek száma szerint:
aciklusos terpének
n = 2, monoterpének, C1
monociklusos terpének
n = 3, szeszkviterpének, C15
biciklusos terpének
n = 4, diterpének, C20 n = 6, triterpének, C30 n
politerpének
funkciós csoportok szerint: • • • •
alkoholok, éterek, aldehidek, ketonok 5
Aciklusos terpének Terpénszénhidrogének Előfordulás: bazsalikumolaj, babérolaj
ocimén
mircén
Oxigéntartalmú aciklusos terpének CH2OH
geraniol (E)-izomer
nerol CH2OH
(Z)-izomer
Előfordulás: muskátliolaj, rózsaolaj
6
O
O
CHO CH3
C
CH3
-H2O
Citral-a (E)-izomer Citral-b (Z)-izomer Izolálás: citromolaj, citromfűolaj
pszeudojonon
O
β-jonon
O
α-jonon a karotinoidok építőkövei
7
Monociklusos terpének H
1 6
2
5 4
3
OH
4
CH(CH3)2
H
3
H3C
p-mentán
1
H
(-)-mentol (1R,3R,4S) Előfordulás: borsmenta 1
H2/cat.
6
2
5
OH
timol (a kakukkfűolaj komponense)
4
3
mentol
OH
8
Biciklusos monoterpének
CH3
7 1
6 4 5
2
H3C
CH3
3
Bornán (kamfán)
9
O
O
L-(-)-kámfor vagy matricaria-kámfor
D-(+)-kámfor vagy japánkámfor
Előfordulás:
Kamillaolaj (Matricaria parthenium)
Kámforfa (Cinnamomum camphora)
10
Szeszkviterpének (n = 3, C15) fej
láb
CH3 CH 3
fej
a-farnezén
láb
CH3 CH2OH
CH3
Farnezol gvajazulén muskátliolaj 11
Diterpének (n = 4, C20) Előfordulás: OH
Phytol (C20H39OH)
• klorofill • E-vitamin • K1-vitamin
12
13
A-Vitamin (retinol) C20H29OH
CH3 2
CH3
CH3 1 6
3 4
5
7
CH3
9
CH3 11
13
CH2OH 15
a kettőskötések „all-trans” elrendeződése
β-jonongyűrű
Előfordulás: csukamájolaj, tojás sárgája, tej Hiánya: testsúlycsökkenés, a szem kötő- és szaruhártyájának elváltozása, farkasvakság Alkalmazás: a xerophthalmia (a kötőhártya kiszáradása) gyógyszere
14
A látás kémiája oxidáció Retinol
izomerizáció
A-vitamin
11-cisz-retinál
H2N-opszin
látható fény izomerizáció
Aktívált rodopszin rodopszin
H2N-opszin
11-transz-retinál
15
Tetraterpének (n = 8, C40) Karotinoidok (C40H56) H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
β-jonon-gyűrű
H3C
CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
α-jonon-gyűrű
α-karotin
H3C
CH3
β
β CH3
H3C
CH3
CH3
enzimatikus hasítás
CH3
H3C
CH3
2 A-vitamin molekula β-karotin 16
H3C
CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
H3C
CH3
γ-karotin
Oxigéntartalmú karotinoidok (lutein)
17
Koleszterin bioszintézise
szkvalén
lanoszterin
koleszterin
18
Szteroidok
20
Szteroidok Csoportosítás: a biokémiai funkció, ill. élettani hatás szerint
Szteroidok
Szterinek
Epesavak
Szteroid-vitaminok Szteroid-hormonok egyéb szteroidok
21
A szubsztituensek térállása vonatkoztatási szubsztituens: C(10)-CH3 csoport β-állású szubsztituensek: a molekulasík előtt (felett) ugyanúgy, mint a C(10)-CH3-csoport jelölés: kihúzott (vastag) vegyértékvonal α-állású szubsztituensek: a molekulasík mögött (alatt) jelölés: pontozott (szaggatott) vegyértékvonal CH3
5 α-kolesztán A/B transz
CH3 10 5
13 14
C8H17 H
CH3
17
CH3
9
H
10
H
H
5
CH3
13 14
C8H17 H
17
5β-kolesztán A/B cisz
9
H
H
CH3
H C8H17
C8H17 H
H
CH3
CH3
H H
H
H
H H
22
1. Szterinek Előfordulás: állati és növényi szervezetekben, valamint gombákban (zoo-, fito- és mikoszterinek) • az epekő fő alkotója, • agy, gerincvelő
Koleszterin
H3C
CH3
CH3 CH3 CH3 H
H
HO
Ergoszterin
• a koleszterinéhez hasonló molekulaszerkezet, • 3 kettőskötés
fénysugárzás D2 vitamin UV- fény
23
2. Epesavak Alapváz: 5β-kolesztán H3C
COOH
kolánsav
OH CH3 12
CH3 H
3
HO
7
kolsav: 3α,7α,12α-trihidroxi-kolánsav
H
Életteni funkció: zsíremésztés
OH
H
3. Szteroid-vitaminok CH3 H3C
CH3 CH3
H3C
CH3
CH3
CH3
H
CH3
UV
CH3 H
HO
CH3
H
H
HO
ergoszterin
D2 vitamin (kalciferol)
24
D3 vitamin (kolekalciferol) Molekulaszerkezet: erős hasonlóság a D2 vitaminéhoz, kisebb eltérések C17-oldalláncban
D2, D3 vitamin-hiány:
• rachitis (az ásványianyag anyagcsere zavara), • elégtelen kalciumbeépülés a csontokba
4. Szteroid-hormonok
Nemi hormonok
Mellékvesekéreg-hormonok (kortikoidok)
hím nemi hormonok androgének
női nemi hormonok
ösztrogének
gesztagének
25
Androgének
CH3
OH
CH3
CH3 H
O
CH3 H
O
H
H
HO
Tesztoszteron Élettani funkció:
Androszteron
• másodlagos nemi jelleg kialakulása • nemi mirigyek kifejlődése és normális működése
26
androsztenol
Feromon (vaddisznó)
CH3 CH3
Feromon (ember) ??? O
androsztadienon 27
Ösztrogének (folliculus-hormonok)
CH3
O
CH3
H HO
OH
H HO
ösztron
17β-ösztradiol
Élettani funkció: a nemi ciklust befolyásoló hormon
28
Hormonháztartást megzavaró anyagok (EDC)
ftalátok
biszfenol-A
17α-etinil-ösztradiol,
29
30
Gesztagének (sárgatest-hormonok) O
CH3 CH3
Progeszteron
H
Életteni funkció: a megtermékenyítésért felelős hormon
O
Mellékvesekéreg-hormonok (kortikoidok)
O
O
CH3
HO
CH2OH
HO
OH
O
H
CH3
CH3 H
CH2OH
R
H
H
H
O
kortikoszteron (R = CH3) kortizol aldoszteron (R = CHO) (hidrokortizon) Élettani funkció: • ásványianyag-háztartás (minerálkortikoidok)
• szénhidrátanyagcsere (glikokortikoidok, a glikogénképződést serkentik a májban)31
5. Szívre ható szteroidok Kardenolidok: a szívműködést szabályozó/serkentő természetes anyagok O O CH3 H
C/D anelláció: cisz!!
R1 H HO
OH
R2
Előfordulás: Digitalis purpurea (piros gyűszűvirág) digitoxigenin R1 = CH3, R2 = H strophantidin R1 = CHO, R2 = OH Strophantus kombé
32
