Стероид
-
Структура и функции стероидов
- Стероиды состоят из четырех слитых колец: A, B, C и D.
- Выполняют две основные функции: компоненты клеточных мембран и сигнальные молекулы.
- Примеры: холестерин, половые гормоны, анаболические стероиды, кортикостероиды.
-
Производство и классификация
- Производятся из стеринов ланостерина или циклоартенола.
- Ланостерин и циклоартенол получают из тритерпенового сквалена.
- Стероиды названы в честь холестерина.
-
Номенклатура и функциональные группы
- Гонан (циклопентанопергидрофенантрен) — ядро всех стероидов.
- Стероиды различаются по функциональным группам и степени окисления колец.
- Стерины — формы стероидов с гидроксильной группой в третьем положении.
-
Примеры стероидов
- Тестостерон, холевая кислота, дексаметазон, ланостерин, прогестерон, медрогестон, β-ситостерин.
- Стероиды могут варьироваться по количеству метильных групп, функциональным группам и конфигурации.
-
Соглашение об именовании
- Производные стероидов имеют специфические названия, такие как прегнан, андростан.
- Функциональные группы обозначаются суффиксами или префиксами.
- Буквы α и β обозначают стереохимию в хиральных центрах.
-
Ненасыщенные и насыщенные стероиды
- Ненасыщенные атомы углерода обозначаются заменой -ane на -ene.
- Насыщение достигается добавлением префикса «дигидро-«.
- Δ5-стероиды имеют двойную связь между атомами углерода 5 и 6, Δ4-стероиды — между 4 и 5.
-
Суффиксы и префиксы
- Суффиксы -ol и -one обозначают гидроксильную и оксогруппы соответственно.
- Суффиксы -диол и -триол обозначают две или три гидроксильные группы.
- Суффиксы -дион и -трион обозначают две или три оксогруппы.
-
Правила номенклатуры
- Конечная буква «е» в названии родительской структуры опускается перед гласной.
- Пример: «5α-прегнан-17α-ол-3,20-дион».
-
Терминология и номенклатура
- Термин «11-насыщенный кислородом» относится к присутствию атома кислорода в углероде 11.
- Термин «оксигенированные» используется с 1950-х годов.
- В химической номенклатуре приставка «окси» ассоциируется с эфирными функциональными группами.
- Рекомендации Объединенной комиссии по биохимической номенклатуре 1989 года не рекомендуют использовать приставку «кето» для названий стероидов.
-
Распространение и функции стероидов
- Стероиды присутствуют во всех сферах жизнедеятельности, включая бактерии, архей и эукариот.
- У эукариот стероиды содержатся в грибах, растениях и животных.
- Стероиды являются неотъемлемой частью клеточных мембран эукариот, помогая поддерживать их целостность.
- Во время эукариогенеза стероиды, вероятно, играли роль в приобретении митохондрий.
-
Грибковые стероиды
- Грибковые стероиды включают эргостеролы, участвующие в поддержании целостности клеточной мембраны грибов.
- Эргостерин аналогичен холестерину и фитостеролам, содержится в клеточных мембранах животных и растений.
- Эргостерин отвечает за содержание витамина D в грибах.
-
Растительные стероиды
- К растительным стероидам относятся стероидные алкалоиды, сердечные гликозиды, фитостеролы и брассиностероиды.
-
Животные стероиды
- Стероиды животного происхождения включают соединения позвоночного и насекомого происхождения.
- Примеры позвоночных включают стероидные гормоны и холестерин.
- Стероидные гормоны включают половые гормоны, кортикостероиды и анаболические стероиды.
-
Типы стероидов
- Основные классы стероидных гормонов включают кортизол, альдостерон, прогестерон, тестостерон и эстрадиол.
- Дополнительные классы включают нейростероиды, желчные кислоты, аминостероидные нервно-мышечные блокаторы, стероидные антиандрогены, ингибиторы стероидогенеза, мембранные стерины и токсины.
-
Структура стероидов
- Стероиды могут быть классифицированы по количеству атомов углерода: С18-стероиды, С19-стероиды и С21-стероиды.
- Секостероиды образуются в результате расщепления стероидных колец.
- Норстероиды и гомостероиды образуются на стадиях биосинтеза.
-
Биологическое значение
- Стероиды и их метаболиты функционируют как сигнальные молекулы и компоненты клеточных мембран.
- Стероиды снижают текучесть мембран и являются высококонцентрированными запасами энергии.
- Стероиды играют роль при ряде заболеваний, включая рак предстательной железы.
-
Биосинтез и метаболизм
- Сотни стероидов производятся из ланостерола или циклоартенола.
-
Биосинтез стероидов
- Ланостерин и циклоартенол образуются из сквалена.
- Биосинтез стероидов у животных уникален и мишеней для антибиотиков.
- Метаболизм стероидов у человека регулируется статинами.
-
Мевалонатный путь
- Начинается с ацетил-КоА и заканчивается диметилаллилдифосфатом и изопентенилдифосфатом.
- DMAPP и IPP образуют сквален, который затем циклизуется в ланостерин.
- Ланостерин может быть преобразован в другие стероиды.
-
Стероидогенез
- Стероидогенез происходит из холестерина и включает прогестагены, кортикостероиды, андрогены и эстрогены.
- Прогестагены являются предшественниками всех стероидов.
- Кортизол, кортикостерон и альдостерон вырабатываются в коре надпочечников.
- Эстрадиол, эстрон и прогестерон вырабатываются в яичниках и плаценте.
- Тестостерон вырабатывается в яичках и коре надпочечников.
-
Альтернативные пути
- В растениях и бактериях используется немевалонатный путь.
- При заболеваниях могут быть задействованы альтернативные пути.
-
Катаболизм и выведение
- Стероиды окисляются ферментами-оксидазами.
- Стероидные гормоны выводятся с мочой.
-
Выделение, определение структуры и методы анализа
- Методы выделения включают экстракцию, осаждение, адсорбцию, хроматографию и кристаллизацию.
- Определение структуры включает ЯМР и кристаллографию.
- Методы анализа включают ЖХ-МС.
-
Химический синтез
- Микробный катаболизм фитостерола приводит к образованию стероидов.
- Модификации выполняются с использованием органического синтеза и биотрансформации.
-
Прекурсоры и полный синтез
- Полусинтез начинается с холестерина, фитостеролов или сапогенинов.
- Полный синтез экономически выгоден для некоторых стероидов.
-
Награды за исследования
- Нобелевские премии за исследования стероидов присуждались с 1927 по 1975 год.