Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Сн, Холан Н Ж Н Стерииы Холестви С-б а б сну сн, Нос СН Сна 1 1 ! НвС СН СН, СНэ СН СЭ Ле л Н З 13-Стераяд !чпс А/В) во -Стераид уврлнс А)В) 484 Т а б л и ц в 14.2. Классификация стероидов по величине углеводородного радикала )с у С-17 Сочленение колец А и В, В и С, С и 0 может быть цис- или транс-, как в цис- и транс-декалинах.
Д е к а л и н — бициклнческий насыщенный углеводород, получаемый при исчерпывающем гидрировании нафталина (см. 8.2) . В зависимости от конфигурации атомов С-9 и С-10 декалин существует в виде двух стереоизомеров: транс-декалина, у которого атомы водорода у С-9 и С-!О находятся по разные стороны от воображаемой плоскости колец (рис.
14.?, а) и цис-декалина с расположением атомов водорода у этих атомов углерода по одну сторону плоскости (рис. !4.7, б). Стереоизомерные транс- и цис-декалины различаются по термодинамической стабильности. В транс-изомере содержатся три выгодные анти-бутановые конформации (одна из них показана на рис. 14.7, а). В цис-декалине вместо них имеются три гош-бутановые конформации (одна из которых приведена на рис. !4.7, б), По этой причине цис-декалин обладает большей энергией (на ! 1,5 кДж/моль), чем трансдекалин. Поэтому в структуре стероидов чаще встречается транс- сочлененная декалиновая система.
В природных стероидах кольца В и С всегда, а кольца С и 0 почти всегда транс-сочлеиены, в то время как кольца А и В могут Рис. 14.7. Сочленение циклогексаиовык колец в пекалице. Объисиеиие в тексте иметь как транс-, так и цис-сочленения. Все циклогексановые кольца находятся в конформации кресла. СН 3 СНз Положение атомов водорода и заместителей снизу или сверху от условной плоскости кольца обозначают буквами а и () соответственно (что напоминает обозначения в углеводах).
Стереохимия сочленения колец А и В указывается по ориентации атома водорода в 5-м положении: 5а-стероид имеет транс-, а 5Р-стероид — цис-сочленение колец А и В. Циклический скелет стероидов относительно жесткий и для него не характерны конформационные превращения, меняющие пространственное расположение заместителей. Следовательно, 488 22 21 1' 1 й ( СНЗ (е)Х д н н Снз н Холеотернн За- Рис.
14.8. Холестерин. Снз Снз Н Ь а -Стеронд Ь)1 Стеронд Нолростанол 13 Ь.ОН, Ь В-Н) Холестанол (3 Ь-ОН, Ь а -Н1 конфигурация заместителя, а или )), однозначно определяет его конформацию. Например, в 5а-стероидах, т. е. при транс-сочленении колец А и В, 36-заместитель' занимает энергетически более выгодное экваториальное, а За-заместитель — аксиальное менее выгодное положение. Стероиды играют важную роль в теоретической органической химии как модели, на которых можно проследить влияние стереохимических факторов на направление и скорость реакций. При обычном написании формул стероидов циклический скелет прИнято изображать плоским.
Заместители и атомы водорода а таком случае будут располагаться либо над плоскостью чертежа ())-конфигурация), либо под нею (а-конфигурация). Стернны. Как правило, клетки очень богаты стеринами. В основе структуры стеринов лежит скелет углеводорода х о л е с т ан а, алифатический радикал )х у С-(7 которого включает 8 атомов углерода. В качестве обязательного заместителя стерины содержат гидроксильную группу при С-З, т. е.
являются вторичными спиртами (поэтому в их названии часто присутствует окончание -ол). Примерами служат встречающиеся в животных клетках х олеста н ол, относящийся к 5а-стероидам; холесте р и н, а также образующийся из холестерина в кишечнике и присутствующий поэтому в фекалиях к о и р о с т а н о л (5р-стероид).
Гидроксильная группа во всех трех стероидах имеет ()-конфигурацию. Стерины — предшественники желчных кислот и стероидных гормонов в организме. Холестерин (холестерол, холестен-5-ол-3))) — наиболее распространенный представитель стеринов (рис.
! 4.8). Присутствует практически во всех животных липидах, крови и желчи. Особенностью его структуры является наличие двойной связи в кольце В между С-5 и С-6. Восстановление этои двойной связи приводит к двум стереоизомерам — холестанолу и копростанолу. НС НС н Н Очищенный холестерин — белое, кристаллическое, оптически активное вещество (т. пл.
!50' С, ~ а) 2оо — 39' ). В организме встречается как в свободном состоянии, так и в виде сложного эфира. Из обще~о количества холестерина, содержащегося в организме (250 г при массе тела 65 кг), только около 20% его поступает с пищей. Основное количество холестерина синтезируется в организме из уксусной кислоты. Нарушение обмена холестери- 487 на приводит к его отложению на стенках артерий и, вию, меньшению ртерий и, как следст, у ию эластичности сосудов (атеросклероз ).
К м. того, он может накаплив у . роме П и обл ч ливаться в виде желчных камней. ри облучении УФ-светом некоторых стеринов, нап име, встречающегося в бактериях э р г о с т е н н п оисхо ит а р г о с т е р н н а (эргостерола), сяшнхся к вит р ходит размыкание кольца В н образование про продуктов, отножатся в яи итаминам группы 0 (антирахнтические). 0 и ), ни содержире. чном желтке, молоке, сливочном мас е б л н ры ьем НО НО Эргостерни Кальинферол (литании О 2 (, в частности холестерин, Желчные кислоты. В печени стерины, в превращаются в желчные кислоты. Алифатическ б у С-1? в желч ическая оковая цепь н а, состоит из 5 у - в желчных кислотах, производных углевод орода х ол а сильн юг пп. И 5 атомов углерода и включает концев б ую кар оккото ы у ру у. Из желчи человека выделены четыр р е получйли название холевых кисло .
Н б о . И ыре кислоты, раненная среди них — сама х ол е в а я к н т, аи олее распоостксильные г пп олевая кислота. Все гидрое группы в ней имеют а-расположение, а коль А В-- ((ис-сочленение. льца и в тг го Р) — ОН и ) Н ООН НОЭе Н НО Глино*олвваи (Я=ОООН) И та)РстаЛЕВав (Я=СНу Воли) НИСЛОти Холввае нислота (з«-Он, 6!)-н, та-он, )2а-Он) Другие холеные кислоты отличаются отсутст двух гидроксильных групп у С-7 и С-!2. Желчные ки тс тствием одной нли ходятся в организме обыч ме о ычно в виде амидов по карбоксильной 488 489 , группе (посредством пептидной связи к ним присоединены остат. ки глицина Н2ХСН2СООН или таурина Н2МСНуСН250»Н).
Натриевые и калиевые соли этих соединений обладают поверхностно-активными свойствами. Эмульгируя жиры пиши, они улучшают их усвоение, а также активируют фермент липазу, катализирующий гидролиз жиров. Стероидные гормоны. Гормонами называют биологически ' активные вещества, образующиеся в результате деятельности желез внутренней секреции и принимающие участие в регуляции обмена веществ и физиологических функций в организме. Гормоны — промежуточное звено между нервной системой и ферментами. Синтезированные в железах внутренней секреции гормоны переносятся током крови к органам-мишеням и там либо повышают каталитическую активность соответствующих ферментов, либо ускоряют их биосинтез, Классифицируют гормоны по месту их секретнроваиия в кровь.
В соответствии с этой «анатомической» классификацией различают гормоны щитовидной железы, надпочечников, половых желез и т. д. Согласно химической классификации все известные гормоны можно разделить на три группы. 1. Аминокислоты и продукты их превращений; в эту группу включают тироксии и родственные гормоны щитовидной железы, а также катехоламиновые гормоны — адреналин н норадреналин' (см. 9.3.5). 2. Пептиды и белковые гормоны; они составляют наиболее представительную группу гормонов, в которую входят некоторые олигопептиды (вазопрессин; см, 11 2 2), простые белки (гормон роста соматотропин, инсулин; см !!.2.2) и сложные белки— гликопротеины, в частности пролактин, стимулирующий развитие молочных желез. 3. Производные стероидов; к ним относятся гормоны коркового вещества надпочечников, или кортикостероиды; мужские и женские половые гормоны. В настоящем разделе рассмотрены только стерондные гормоны.
Корти костер о и ды (всего их около 40) образуются в норковом веществе надпочечников н регулируют углеводный и солевой обмен. Их боковая цепь у С-!7 включает два атома углерода в виде гндроксикетонной грт(ппировки. Примерами служат кортнкостерон и преднизолон, важной структурной характеристикой которых является система а, ()-ненасыщенного кетона в кольце А К о р т и к о с т е р о н действует как антагонист инсулина, повышая содержание глюкозы в крови. П р е д н и з о л о н — синтетический кортикостероид, по действию превосходя(ций свои природные аналоги.
Используется для лечения ревматизма, бронхиальной астмы, воспалительных процессов кожи. сн,он С=О сн,он С=О он О О Предммлалом Иартммастерам НО'тР Н Амлдэостерсм Театостером Снз ! ОН НО НО Эатредмал Эстром Протестерсм НО Н Н дмтитамситеиии Строфемтмдим Н С2Н5 --О-'-'-О-- Сана --с)-,='-с-* С2!45 Ом«еатрол ~мета 3 4-дм ч - дра а фе аль темса ~ Д этмлсл» бэстрал б Рамс.б 4.д ° и -т дро фе я ° темсе 31 49! Пол о вы е го р м о и ы вырабатываются половыми органами и регулируют половые функции. К их числу относятся жеиские (гестагеиы и эстрогеиы) и мужские половые гормоны. Гестагеиы, или гормоны беременности, образуются в жечтом теле яичииков.
Оии, как и кортикостероиды, являются производиым и р е г и а и а. Наибольшей активностью среди иих обладает и р о г е с т е р о и, боковая цепь которого представляет собой ацетильиую группу. Эстрогеиы коитролируют меиструальиый цикл у женшин. Наиболее важны э с т р о и и э с т р а д и о л, производные углеводорода э ст р а и а. Отличительный признак их структуры— наличие ароматического кольца А, а также отсутствие боковой цепи у С-17 и метильиой группы у С-10. Эстрои — первый половой гормон, выделенный в чистом виде. Широкий поиск синтетических эстрогеиов привел к получению соединений, обладающих мошной эстрогеииой активностью.
К таким препаратам отиосятся ди эт ил ст ил ь бэст р ол и продукт его гидрироваиия с и и э с т р о л, Аидрогеиы стимулируют развитие вторичных мужских половых признаков и выработку спермы. Главные мужские половые гормоны — а яд росте роя и более активный те сто с тер о и. В основе структуры лежит скелет углеводорода а и др о с т а и а. Боковая цепь при С-17 у этих кетостероидов, как и у эстрогеиов, отсутствует, ио сохраняются обе «аигуляриые» метильиые группы.
Сердечиые гликозиды. Сердечные гликозиды — соединения стероидиого ряда, у которых стероидиая часть молекулы играет роль агликоиа (в этом случае его называют геиииом) некоторых моно- или олигосахаридов. В небольших количествах оии возбуждают сердечную деятельность и используются в кардиологии. В больших же дозах являются сердечными ядами. Выделяют эти соединения из различных видов иаперстяики (дигиталиса), ландыша, горицвета и других растений. К 'геиииам сердечных гликозидов растительного происхождеиия относятся дигитоксигеиии и строфаитидии.
Особенность их структуры — наличие ненасыщенного у-лактоииого кольца у С-!7 и цис-сочлеиеиие колец С и О. Остатки углеводов (ими могут быть 2,6-дидезоксисахара; см. !2.1.4) присоединяются за счет гидроксильиой группы у С-3 стероида. Связь между молекулой углевода и геиииом является ()-гликозидиой. Примером сердечного гликозида служит лаиатозид А, выделяемый из иаперстяики (рис. 14.9). 14.2.4. Биосинтез териеиов и стероидов СТЕРОИДНЫВ АГЛННОН УГЛЕВОДНАЯ ЧАСТЬ (ГЕНИН) Родство терпенов и стероидов под~верждае~ся возможностью их синтеза в живых организмах из единого предшественника — типичного изопренонда с к в ал е н а В качестие исходного вещества используется уксусная кислота. В форме ацетилкофермента А онз конденсируется сначала в ацетоацетилкофермент А, который далее по типу альдольной конденсации присоединяет по карбонильной группе новую молекулу ацетилкофермента А с образованием монотиоэфирз 3-гнлрокси-3-метилпентандиовой кислоты (1) Лцеуелцеуилнефермену А Ацеуил афермеиу А Рис.
14.9..Ланатозид А. Н О СН О О 3. С=СНСН О-Р-О-Р-О г СН3 О О -НЗНОА З.меу л-2-буге нлл фелфеу 1!1 З.меу л-3-бу еннлл фрезе СНЗ НООС-СН;С-СН-С 2 СНЗ, С=СН-СН, СНЗ Меелленаеал ние лтл (У Этот реагент служит источником электрофнла (1Ч) в живых организмах при алкилираванни производных одно- и двухатомных фенолов по типу реакции Фрнделя — Крзфтса, которое приводит к образованию некоторых коферментов н жирорастворнмых витаминов. СН, О О 1 СНг=С-СНЗСН20-Р-Π— Р-О б ΠΠ— со, — н о З.метил-з.буге нллнфецфег О О ОН ' 1 и м СНг С СН2СН2ОРОРО (!й б О СНз ОО Г(' ОН Фермеитативное восстановление этой кислоты приводит к мевалоновой кис лоте Последняя с потерей Сот и Нгс фосфорилируется в З.метил-З-бутенилди. фосфат (П), служащий строительным блоком а синтезе изопреноилов З-д(атил.З.бутенилдифосфат (П) находится в равновесии с изомерным 3-метил-2-бутенилдифосфзтом (П1), который может легко ионизировзться, образуя достаточно стабильные дифосфат-ион и катион аллильного типа (1Ч), и, таким образои, играть роль алкилирующего реагента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
