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