Post on 02-Mar-2020
STEROIDI
Callow, 1936: "the group of compounds comprising the sterols, bile acids,
heart poisons, saponins, and sex hormones“.
Steroidi imaju dvostruki značaj
◦ Svi spojevi ove grupe su biološki aktivni
◦ Imaju različite vitalne funkcije u organizmu
Steroidi su organski spojevi biljnog ili
životinjskog porjekla, koja se zbog rastvorljivosti
u tzv “lipidnim rastvaračima” (eter, benzen,
hloroform, ugljiktetrahlorid) ubrajaju u nekim
klasifikacijama u grupu lipida.
2
Steroidi Nukleus svih steroida je tetraciklički C17 ugljikovodik
1,2-ciklopentanoperhidrofenantren (gonan ili steran), supstituiran metilnim grupama na C10 i C13, kao i alkilnim bočnim lancem na C17.
Na položajima C3 i C11 mogu se nalaziti funkcionalne grupe.
Jezgro steroida je planarno, a način povezivanja može dovesti do niza stereohemijskih spojeva.
3
gonan ili steran
Steroidi su metaboliti terpenskog porjekla
Neki ljudski hormoni su steroidni – seksualni hormoni
(estradiol i teststeron)
Holesterol je takođe steroid, kao i vitamin D, koji je
izveden iz ergosterola.
4
Testosteron Estradiol Holesterol
Triterpenoidi se fomiraju povezivanjem
dvije FPP jedinice, formirajući skvalen,
koji je prekursor svih triterpena.
5
Skvalen nastaje dimerizacijom dvije
molekule farnezil-pirofosfata
6
Steroidi: Biosineza holesterola
7
Pogodnim izvijanjem lanca, epoksidacijom i protoniranjem skvalen prelazi
protonovani skvalen oksid, koji ciklizacijom formira tetraciklični prstenasti sistem
lanosterola koji je prekursor holesterola.
Steroidi: Biosineza holesterola
8
Steroidi: Biosineza holesterola
9
Steroidi: klasifikacija
1. Steroli
2. Žučne kiseline
3. Steroidni hormoni
4. Kardenolidi
5. Saponini
6. Steroidni alkaloidi
10
• Određena je struktura za preko 4000
triterpenoida
• Samo 300 se nalazi u biljakama
• Biljke stvaraju sterole sa C-24
(stigmasterol i sitosterol)
Steroli Svi su sekundarni alkoholi sa OH grupom
na C3 atomu, a prema porjeklu se dijele
na
Zoosterole - Holesterol (sisari)
Fitosterole - Stigmasterol (biljke)
Mikosterole - Ergosterol (gljive)
11
Ergosterol
Stigmasterol
Holesterol
Holesterol
Ima 8 asimetričnih centara pa teorijski ima mogućnost za stvaranje 256 stereoizomernih oblika.
Holesterol ◦ Valisneri (1733.) zapazio da se kamenčići iz žuči rastvarju u
alkoholu i terpentinu.
◦ U organizmu je zastupljen u esterificiranom obliku sa (palmitinskom, stearinskom, oleinskom, linolnom i drugim kiselinama).
◦ Najveći dio holesterola krvne plazme je esterificiran oko 75%
◦ Ima ga u organizmu oko 200-250 g (mozak, jetra, masno tkivo)
◦ Učestvuje u mnogim fiziološkim procesima koji se odvijaju u ćelijama.
12
Stigmasterol
Komercijalni izvor je neosapunjiva frakcija
sojinog masnog ulja (12-25%)
Od 1978. se koristi kao početni materijal za
industrijsku sintezu oko 30% steroida
Nalazi se u soji, ulju pamuka, šećernoj trsci...
13
Ergosterol
14
Od holesterola se razlikuje potome što ima i dvije dodatne
dvostruke veze (C7 i C22).
Kada se osvjetli UV-svjetlošću daje vitamin D2
Žučne kiseline
Kod sisara, najčešće žučne kiseline su C24 steroidi sa karboksilnom grupom na C-24 i do tri hidroksilne grupe na steroidnom nukleusu, jedna na C-3.
Najzastupljenije kod čovjeka su henodeoksiholna kiselina (45%) i holna kiselina (31%), označene kao primarne žučne kiseline.
15
holna kiselina henodeoksiholna kiselina
Žučne kiseline
Sintetiziraju se u jetri i odatle se transportuju u
žuč.
Ove kiseline, odnosno njihove alkalne soli najčešće
u obliku konjugata Na soli sa glicinom i taurinom,
glavni su sastojci žuči
Uobičajeno se dijele na
◦ glikoholne kiseline
◦ tauroholne kiseline
Pomažu u razlaganju masti u prisustvu lipaza
djelujući kao emulgatori
16
Hormoni
Hormoni su biološki aktivna organska jedinjenja
koja nastaju u posebnim žljezdama i tkivima i koja
kontrolišu i obezbjeđuju koordinativnost fizioloških
procesa.
Velika grupa hormonalnih steroida kičmenjaka dijeli
sa na osnovu njihove fiziološke funkcije ili tkiva od
kojeg potiču:
◦ seksualni hormoni
◦ kortikosteroidi
◦ neurosteroidi
17
Seksualni hormoni
Androstendion proizvodi se u adrenalnim žlijezdama i gonadama (jajnicima i testisima)
zajednički prekursor svih seksualnih hormona
nađen je i u polenu nekih vrsta borova.
18
Androstendion Pinus silvestris
Estrogeni
C18 steroidi sa fenolskom grupom na C-3, bez
metilne grupe na C-10, i uvijek sa oksigeniziranom
funkcijom na C-17.
Ženski seksualni hormoni
17b-estradiol je modelna molekula.
19
Progestageni
C21 steroidi sa 4-en-3-on grupama i keto grupom sa
nizom od 2C atoma u položaju 17.
Progesteron je modelna molekula.
20
Androgeni
C19 steroidi.
Glavni androgen je testosteron koji
je 17b-hidroksi steroid sa 4-en-3-on
struturnim elementima.
Muški seksualni hormon
21
Kortikosteroidi
C21 steroidi sa tri ili više atoma oksigena. Svi imaju
4-en-3-on strukturne elemente i oksigeniziranu funkciju na
C-20.
Glavni kortikosteroidi su kortizol sa OH grupom na C-11,
C-17 i C-21 i aldosteron koji ima samo jednu OH grupu na
C-11 i aldehidnu grupu na C-18.
22
Kortizol predstavlja prirodni najznačajnijij kortikosteroid
u organizmu čovjeka
Zajedno sa adrenalinom i hormonom rasta, ubraja se u
“hormone stresa” jer je veoma značajan za život u periodu
kada se organizam nalazi u stresnom stanju
Koristi se u terapeutske svrhe, jer učestvuje u biosintezi
glikogena u jetri, a u većim dozama sprečava stvaranje
antitjela, uplanih procesa i alergijskih reakcija.
23
Steroidi: Brasinosteroidi
biljni regulatori rasta
Derivati holestana sa dva vicinalna diola (C-2, C-3 i C-22,
C-23) i 6-keto grupom.
24
Brassica napus
Uljana repica
Bufadienolidi
tipični polihidroksi C24 steroidi
izolirani iz biljaka i životinja;
poznato ih je više od 250
25
helebrigenin
važni su kardiotonici;
posjeduju insekticidna i
antimikrobna svojstva
proizvodi kože nekih vrsta žaba
su snažni otrovi!
Kardenolidi
Struktura im je bliska bufadienolidima,
ali ovi C23 steroidi imaju butenolidni
prsten na C-17.
Digitoksigenin ili Digoksigenin je
tipični primjer kardenolida
26
Kardenolidi
U prirodi su rasprostranjeni kao glikozidi;
toksični odbijaju insekte; moćni kardiotonici
Glikozidna veza se ostvaruje uobičajenim putem
preko C3 -OH grupe, a položaj C17 je
supstituisan petočlanim laktonskim prstenom
27
Digoksin
Kardenolidi
uglavnom dolaze kao glikozidi
28
Digitoxin
Kardenolidi
Digoksigenin
(DIG) nalazi se
isključivo u
cvjetovima ili
listovima biljaka
Digitalis purpurea
i Digitalis lanata
29
Steroidi: Kardenolidi
Leptir “Monarch” veoma je
toksičan za ptice zbog
kardenolida koji potiču iz
lišća mlječike kojima se
hrani njegova gusjenica.
30
Asclepias curassavica
Kukurbitacini
Najoksigeniraniji C30 triterpenoidi sa
dvije metil grupe na C-4 i metilirani
na C-9 i C-14.
31
Cucumis sativus
Steroidi: Sapogenini
Čine aglikonski dio saponina koji
su poznati po svojim svojstvima
deterdženata, njihovi vodeni
rastvori jako pjene.
Oksigenizirani C27 steroidi sa
hidroksilnom grupom na C-3.
Struktura diosgenina je primjer
ovih spojeva.
32
Steroidi: Sapogenini
Mogu podražavati ili regulirati steroidne hormone.
Diosgenin se može hemijski prevesti u kortikosteroide, estrogene i progesteron.
Široko rasprostranjeni među biljkama; javljaju se u preko 90 biljnih familija
33
TETRATERPENI
34
Tetraterpeni
U tetraterpene (C5H8)8 spadaju terpeni sa 8 izoprenskih
jedinica, poznati kao karotenoidi.
Karotenoidi su vjerovatno najraširenija vrsta pigmenata
koji se nalaze u biljkama, bakterijama i gljivama, pticama,
ribama, insektima i drugim životinjama.
Poznato preko 500 spojeva tipa karotenoida kojima je
određena struktura, više od 150 je nađeno u biljkama.
35
Karotenoidi
Većina karotenoida su visoko nezasićeni. Zbog toga ih je teško izolirati, prečistiti i karakterizirati. Osjetljivi su na toplotu i svjetlost.
Mada boja većine karotenoida varira od žute do narandžaste ili crvene, oni stvaraju proteinkarotenoidne komplekse koji su veoma raznolikih boja
Njihova uloga u biljkama je da apsorbuju svjetlost i štite biljku od fotoosjetljivosti.
36
Nalaze se i u hloroplastima zelenog lišća, gdje su maskirani hlorofilom, a kako biljka stari dolaze više do izražaja.
Mnogi faktori utiču na sadržaj karotenoida u biljkama:
◦ Klimatski uslovi
◦ Upotreba pesticida i gnojiva
◦ Vrsta tla
◦ Izloženosti svjetlu
37
Karotenoidi
Generalno prihvaćeno osnovno ime je “karoten”.
Dva grčka slova (b, g, e, j, k, c i y) defiše svih sedam
poznatih krajnjih grupa.
38
Karotenoidi
39
b
y
b
e
Karotenoidi
Svi predstavljaju strukturne varijante ili degradacione derivate b-karotena iz mrkve Daucus carota (Umbelliferae) sa 11 do 12 konjugiranih C=C veza.
Mrkva sadrži: ◦ 15 % -karotena,
◦ 85 % b-karotena i
◦ 0,1 % g-karotena.
40
b-karoten
Karotenoidi
41
Biciklički i monociklički karotenoidi
- karoten
b- karoten
g- karoten
Karoten apsorbuje plavu boju, što njemu
daje narandžastu boju.
Nađen je kod fotosintetskih organizama uz
hlorofil.
42
b-Karoten se cijepa u organizmu na dvije molekule
vitamina A
43
Vitamin A poznat je i kao retinol, to je
vitamin topiv mastima.
Nalazi se u jetri, žumancetu jajeta, puteru i
mlijeku.
Uključen je u rast ćelija i očuvanje zdrave
kože, kostiju i zuba.
44
Prekursor je u sintezi retinala.
Retinal je oksidirana forma Vitamina A, ima
aldehidnu grupu umjesto alkoholne.
Reakcijom sa proteinom opsinom nastaje
rodopsin, pigment koji prikuplja svjetlost u
retini.
45
Kada retinal apsorbuje foton svjetlosti, uzrokuje da se molekula
rotira u trans formu, koja ima drugačiji oblik. Ovo pokreće
mnogobrojne hemijske procese što najvjerovatnije rezultira
vizuelnom slikom u mozgu. trans - Retinal pomoću drugog enzima
ponovo se vraća u cis – formu.
Kada gledate direktno u izvor jakog svijetla, “slika poslije” koju vidite
pred očima rezultat je velike količine cis -retinala koja je prešla u
trans retinal od jednom; enzimi trebaju malo vremena da prođu kroz
“reset” svih molekula ponovo u cis formu.
46
Likopen je crveni pigment, nađen u paradajzu,
lubenici, breskvama...
Podliježe ciklizaciji stvarajući b- i -karoten.
Nezreli paradajz je zelene boje zbog hlorofila, pri
sazrijevanju hlorofil se raspada i nakon toga je
likopen vidljiv.
Dobar je antioksidans, brže se apsorbira uz hranu
koja sadrži masnoće.
47
Likopen
Posjeduje najveće antioksidacijske
sposobnosti među karotenoidima.
◦ (ima 11 konjugiranih dvostrukih veza, bez
ciklizacije na krajevima)
◦ Ima sposobnost “hvatanja” slobodnih radikla
štiteći ćelije od oksidativnog oštećenja
48
Karotenoidi
49
pigmenti u
bakterijama
50
Ksantofili
Oksigenizirani derivati karotenoida su poznati kao
ksantofili u kojima funkcionalna grupa može biti
hidroksilna, metoksi, karbonilna, okso, formil ili epoksi.
51
Zeaksantin je žuti pigment, nađen u
žumancetu jajeta, soku narandže, daje žućkastu
boju životinjskim mastima.
Nađen je i u makuli (Specijalni deo mrežnjače zadužen za
centralni vid i razlikovanje detalja), gdje filtrira plavu i UV
svjetlost, ponašajući se kao unutrašnje sunčane
naočale.
52
53
Astaksantin je ružičasti pigment nađen u
lososu, pastrmki, ljušturama jastoga i
škampima.
Nađen je i u perju flamingosa. Nastaje
zbog ishrane flamingosa, koji se hrane
škampima.
54
Apokarotenoidi
Apokarotenoidi su derivati karotenoida nastali
uklanjanjem dijelova karbonovog skeleta sa jednog ili
oba kraja C40 prekursora kao što su likopen ili b-
karoten.
Dva poznata apokarotenoida su biksin i krocetin koji
imaju ekonomsku važnost kao dodaci hrani kao
pigmenti i arome
55
56
POLITERPENI
57
Politerpeni
Politerpeni (C5H8)n - sastoje se iz dugih lanaca većeg
broja izoprenskih jedinica.
Prirodna guma se sastoji iz poliizoprena u kojem su
dvostruke veze cis
Neke biljke proizvode poliizopren sa trans dvostrukim
vezama, poznat kao guta-perka
58
Politerpeni
Prirodna guma je elastomer koji je dobiven iz mliječne koloidne suspenzije ili lateksa, nađenog u soku nekih biljaka.
59
Glavni izvor
lateksa je drvo
kaučukovac,
Hevea brasiliensis
Politerpeni
Guta-perka (Gutta-percha) je
rod tropskog drveća (Palaquium)
koji sadrži polimer izoprena
(trans-1,4-poliizopren).
60
Palaquium gutta