Szteroidok
Koleszterin
Szteránváz Szteránváz (szterán v. gonán v. ciklopentano- perhidrofenantrén)
Q R 2 3
1
A 4
10 5
11 9
B 6
12
C
13 14
Z 17 D 16 15
8 7
Szterán R=Q=CH3, Z=H, hosszú alkil csoport
Osztályozás Szterinek (zooszterinek, fitoszterinek és mikoszterinek) Szteroid vitaminok (D-vitaminok) Nemi hormonok (ösztrogének, progeszteron, androgének)
gesztagének-
Kortikoszteroidok (kortizol, aldoszteron) Szivglikozidok (sztrofantin, digitoxin) Szteránvázas alkaloidok (szolanidin, tomatidin)
Zooszterinek Koleszterin (1784) Előfordulás Az emlősök szöveteiben a fő szterin a koleszterin, viszonylag sok a mellékvesékben (10%, m/m), az idegszövetekben (2%, m/m), a májban (0.2%, m/m) és az epekövekben. Izolálás: (1770 Poulletier de La Salle) epekövekből; (1815 M.E. Chevreul) állati zsírok el nem szapponosítható frakciójából (koleszterin=görög, khole=epe és stereos=szilárd).
Koleszterin I
Koleszterin tartalmú epekő
Koleszterin II H3C H3C18 19
H3C
11
H
20
17
CH3 CH3
14
1 10 5
H
7
H
HO Számozás Sztereoizoméria: 28 sztereoizomér, koleszterin az egyik. Relativ konfiguráció használatos, viszonyitás a C-10 metilcsoporthoz. Ennek konfigurációja a gyűrűrendszer (kváziplanáris) síkja fölött. Gyűrűrendszer alatt α, gyűrűrendszer fölött β.
Koleszterin III
Oldalláncok Szubsztituensek a gyűrűrendszer síkja fölött = α-szubsztituensek (folytonos vonal) pl. a C-13. Szubsztituensek a gyűrűrendszer síkja alatt = β-szubsztituensek (szaggatott vonal) pl. a H-14.
Koleszterin IV
A kondenzált gyűrűk anellációja I Cisz vagy transz anelláció Két hattagú gyűrű (A/B, B/C) kapcsolódhat mint egy cisz- vagy egy transz-dekalin egység (cisz vagy transz konfigurációjúak). A cisz-dekalinegységnél mindkét anguláris csoport a gyűrű azonos oldalán van, a transznál ellentés oldalon.
Koleszterin V A kondenzált gyűrűk anellációja II koleszterin + H2/katalizátor
H3C H3C H
H3C 3
HO
5
H
H3C
CH3
H3C
CH3
H
H3C H
H
3
HO
5
H
CH3 CH3
H
H
Kolesztanol
Koprosztanol
(5α-kolesztán-3β-ol)
(5β-kolesztán-3β-ol)
A/B tr, B/C tr, C/D tr
A/B cis, B/C tr, C/D tr
(A koleszterin kis részben ezen szterolokon keresztül is eliminálódik.)
Koleszterin VI A koleszterin fizikai tulajdonságai Színtelen szilárd anyag. Vízoldékonysága: 25 °C-on 4.7 µM/L Plazma koncentráció: 3,1-5,7 mM/L lipoprotein komplexekben.
Koleszterin VII Cholesterol is a Janus-faced molecule. The very property that makes it useful in cell membranes, namely its absolute insolubility in water, also makes it lethal.” MICHAEL BROWN AND JOSEPH GOLDSTEIN Nobel Lectures (1985) © The Nobel Foundation, 1985
Koleszterin VII Előfordul az ún. kilomikronokban, a VLDL-ben, az LDL-ben („rossz koleszterin”) és a HDL-ben („jó koleszterin”). A lipoproteinekben kb. 30 %-ban mint szabad, és 70 % ban mint észter található. Az epében csak 4 %-ban van észterként, oldatban tartják a foszfolipidek ill. az epesavak.
Atheroscleroticus plakk*
*Az ábra L. Stryer Biochemistry (III. kiadás) c. könyvében található.
Koleszterin VIII A koleszterin-lipoprotein komplexek szerkezete
Biológiai szerepe: membránok felépítése és a szteroidok bioszintézisének alapanyaga. *Az ábra L. Stryer Biochemistry (III. kiadás) c. könyvében található.
LDL sematikus szerkezete*
A szteroidok konformációja, szteroid alapvázak I A kolesztán konformációja (majdnem planáris)
Q Z
R
H H H Kolesztánban R=Q=CH3, Z=izo-oktil Androsztánban R=Q=CH3, Z=H
A szteroidok konformációja, szteroid alapvázak II A kólsav konformációja (boltozatos) CH3 CH3
CH3
12
H H
7
HO
COOH
H
OH 3
OH
Kólsav (5-β-kolánváz)
A szteroidok konformációja, szteroid alapvázak III CH2 CH3 CH2 CH3 H
17
H H
H Pregnán váz (gesztagének és kortikoszteroidok)
A koleszterin bioszintézise I A májban mevalonát szintézis folyik (acetil CoA révén), majd több lépésben szkvalén (triterpén) szintézis.
A koleszterin bioszintézise szkvalénból
A koleszterin bioszintézise II
Mikoszterinek, ergoszterin I Szerkezet H3C
CH3
CH3
CH3
CH3 H HO
7
H Ergoszterin
Izolálás: élesztőből Jelentősége: D2-vitamin provitaminja Gombák sejtmembránjának komponense
D-Vitaminok (D2-és D3-vitamin) I Hiánybetegség: angol kór v. rachitis gyermekeknél (oka a kalcium és foszfát beépülés zavara) Felnőtteknél osteomalacia (csontritkulás)
D-Vitaminok (D2-és D3-vitamin) II
Szerepe: kalcium, foszfor felszívódása, -beépülése, csontképződés folyamata, csontok egészséges fejlődése, csontok gyógyulása, csontritkulás megelőzése Előfordulása: tojás, halmájolajakban
A D3-vitamin bioszintézise
Képződése 7-dehidrokoleszterinből – fotoizomerizáció és hidroxileződés
A D2-vitamin H3C
CH3
CH3 CH2 H HO
D2-vitamin
Képződése ergoszterinből A D-vitaminok terápiás jelentősége
CH3
Epesavak I Bioszintézis (koleszterinből a májban) C27 → C24 Szerkezet: alapváz a kolánsav -a természetben nem taláható.
H3C CH3 CH3 H H
H
CO2H H 5-β-Kolánsav
Az epesavak ennek a hidroxiszármazékai.
Epesavak II Legfontosabb elsődleges epesavak a kólsav és kenodezoxikólsav.
H3C
HO CH 3 12
CH3 H
3
HO
H
H 7
CO2H H
OH Kólsav
Kólsav (3α,7α,12α-5-β-kolánsav) Kenodezoxikólsav: 3α,7α-dihidroxi-5-β-kolánsav
Epesavak III
Páros epesavak: glikokólsav (glicinnel-), taurokólsav (taurinnal konjugált) Másodlagos
epesavak
a
kolánsav
mono
v.
dihidroxiszármazékai: litokólsav (3α-hidroxi-5-β-kolánsav), dezoxikólsav (3α12α-dihidroxi-5-β-kolánsav) Élettani
szerepük:
zsírok
(emulgeátorok, detergens hatás)
emésztésében
SZTEROID HORMONOK
Asztmaellenes kortikoszteroid spray
Női nemi hormonok (Ösztrogének) I Szerkezetük: A-gyűrű aromás Funkciós csoportok: fenolos ill. alkoholos OH csoportok + keto csoport H3C
O
H3C
17
17
H
H 3
H
H
3
H
H
HO
HO
OH
Ösztron Kevésbé fontos ösztrogén az ösztriol.
Ösztradiol
Ösztrogének II
Képződés: a petefészkekben (és a mellékvesékben) az androgénekből. Élettani szerepük: a reprodukcióban, a csontok metabolizmusában, a szív-érrendszer fenntartásában. (Ösztradiol a hatékonyabb.)
Gesztagének, progeszteron I Szerkezet: pregnánvázas
CH3 H3C
CO 17
H3C 3
H H
H
O Progeszteron
Progeszteron II
Képződés: a petefészkekben (corpus luteum), Élettani jelentősége: előkészíti a méhet a pete beágyazódására,
fenntartja
a
terhességet,
megakadályzza a további ovulációt terhesség esetén.
Szteroid fogamzásgátlók
H3C 19
H
H H
OH 13
17
C
H3C
CH
OH 17
H
H
O
H
H
HO
Norgesztrel
Etinilösztradiol
C
CH
Férfi nemi hormonok I Szerkezet -androsztán váz, funkciós csoportok
H3C
OH
H3C
17 17
H3C 3
H3C
H H
H
O
Tesztoszteron (hatékonyabb)
O
H
3
HO
H H
H
Androszteron
Férfi nemi hormonok II Képződés: a herékben (és a mellékvesékben), nőknél kis mennyiség a petefészekben. Élettani
szerepük:
a
másodlagos
nemi
jellegek
kialakítása, spermaérés, ezenkívül anabolikus hatás.
Anabolikus szteroidok I Definíció: a szervezet fehérje szintézisét stimulálják, a szövetek növekedését, erősödését idézik elő. Szintézis
célja:
androgén
anabolikus hatás növelése.
hatás
csökkentése
Anabolikus szteroidok II Szerkezet: androszteron v. tesztoszteron vázasok v. 19-norszteroidok
H3C
OH
17
17
H
H
H
CH3
H
H3C
H
H
H3C
CH3
OH
H
O
O
Noretandrolon Mellékhatásaik
17-Metiltesztoszteron
Kortikoszteroidok I Glükokortikoidok - kortizol (hidrokortizon) Szerkezete: pregnánvázas, funkciós csoportjai 21
CH2OH C O H3C OH
HO H3C 3
O
11
H
17
H H Kortizol
Bioszintézise a progeszteronból
Kortikoszteroidok II
Élettani szerepe: glikogén
szintézis-
zsírok,
fehérjék
lebontásának
fokozása, gyulladás gátló és allergia ellenes hatás.
Kortikoszteroidok III Minerálkortikoidok: aldoszteron Szerkezete: pregnánvázas, ciklofélacetál csoport
O HO H3C
11
H O
H 18C
funkciós
CH2OH C O 17
H H Aldoszteron
csoportjai,
Kortikoszteroidok IV
Bioszintézise a progeszteronból Élettani szerepe: Na+, Cl-, HCO3- reszorpció, vértérfogat és vérnyomás szabályzás
Szteroid gyulladáscsökkentők Szerkezet: a kortizol származékai CH2OH
CH2OH H3C
HO
HO
H H
C O H3C OH
OH
17
H3C
O
CO
17
H
H3C H
F
6
CH3
Metilprednizolon
16
CH3
H
O
Dexamethazon
A glükokortikoid hatás kismértékű, a gyulladás csökkentő, antirheumatikus és antiallergiás hatás igen erős.
Szteroidhormonok bioszintézise Koleszterin (C27) Pregnenolon (C21)
Progesztogének (C21)
Glükokortikoidok (C21) Minerálkortikoidok (C21)
Androgének (C19) Ösztrogének (C18)
Szívglikozidok (Cardenolidok) I Közös jellemzőjük: növényi szteroidok, melyek glikozidként fordulnak elő. Digitoxin (Digitalis purpurea, D. lanata) hidrolizise = digitoxigenin (aglikon) és egy triszacharid
Digitalis purpurea
Szívglikozidok II Szerkezete: A/B cisz, B/C tr, C/D cisz, 17-ben telitetlen lakton gyűrű. Élettani hatása: erősíti a szív izomzatát.
O O H3C 17
19
H3C 3
RO
5
H
H H
14
OH Digitoxin
Szívglikozidok III Sztrofantin (Strophantus kombé) hidrolizise = sztrofantidin (aglikon) és triszacharid. Élettani hatása: szívstimuláns
Strophantus kombe
egy
Szívglikozidok IV Szerkezete: A/B cisz, B/C tr, C/D cisz, 17-ben telitetlen lakton gyűrű + 10-formil csoport O O H3C 17
19
HCO 3
RO
5
OH
H H
14
OH Sztrofantin
Szteroid alkaloidok I (szolanidin) Szerkezete: a szteroid aglikon heterociklusos gyűrűt tartalmaz, a természetben glikozidként taláhatók.
H
H3C H3C 17
H3C
N 16
CH3
HO Solanidin (burgonya, Solanum tuberosum)
Szteroid alkaloidok II (tomatidin)
H3C
H
N
CH3
H3C H3C
17 16
O
HO Tomatidin (paradicsom, Solanum lycopersicum) A szteroid alkaloidok jelentősége
Exotikus szteroidok I Cápa riasztó szteroidok (pavoninok, koleszterin származékok)
Bufotoxinok (Bufo bufo)
Exotikus szteroidok II
Ekdizonok
Antibiotikumok Fuzidinsav
