Сущность и химическая структура стероидов

Реферат

1. Общая структура (строение) и синтез стероидов

Стероиды имеют исключительно широкий диапазон биологического действия, включающий в себя деление клеток, восстановление органов и тканей, обмен веществ углеводный, жировой, защитные реакции организма – иммунная функция, рост мышечных тканей, химические процессы в мембранах нервных клеток.

Стероиды можно разделить, по тому где они синтезируются, на три основные группы: гонадотропные, глюкокортикостероиды и минералкортикоиды. Если с гонадотропными понятно по их названию, то, глюкокортикостероиды (например кортизол) и минералкортикоиды (например альдостерон) синтезируются в коре надпочечников.

Стероиды также можно разделить на группы по их функциям.: андрогены, эстрогены, прогестогены, анаболические стероиды и катаболики. Основные, которые мы здесь рассмотрим – это андрогены и анаболические стероиды. Андрогены семенников синтезируются клетками Лейдига в интерстициальной ткани: в этих клетках содержится практически вся 3бетагидроксистероид-дегидрогеназа семенников - фермент, катализирующий ключевой этап биосинтеза тестостерона, который имеет как анаболические, так и андрогенные свойства.

Стероиды являются жирорастворимыми гормонами, имеющие тетрациклическую основу строения. Основа структуры состоит из четырех соединенных вместе колец: три циклогесановые и одно циклопентановое. См. ниже.

Как видно из рисунка, кольца А и D способны к видоизменениям, благодаря их краевому расположению. На следующем рисунке показана расстановка углерода в стероидах, позиции 10 и 13 наиболее подвержены различным изменениям.

Процесс синтеза стероидов начинается со сквалена - сложной линейной ароматической молекулы, структура показана ниже

Сквален (от лат. squalus - акула), ациклический полиненасыщенный жидкий углеводород состава C30H50 с t кипения 242С, растворимый во многих органических растворителях. Важный промежуточный продукт в метаболизме тритерпеноидов и стероидов; широко распространён в тканях животных и растений, а также у микроорганизмов; впервые выделен из печени акулы. Биосинтезируется из мевалоновой кислоты, превращающейся в фарнезилпирофосфат; последний под действием скваленсинтетазы (в присутствии тиамина) "димеризуется" в сквален. Ферментативное превращение сквалена в ланостерин и из него в холестерин и др. стерины начинается с аэробного окисления концевой двойной связи сквалена.

Этот процесс циклизации сквалена, как полагают, является одним из большинства удивительных и сложных реакций в органической химии.

Холестерол

Холестерол служит напосредственным предшественником половых стероидов, подобно тому, как он служит предшественником кортикостероидов надпочечников. Скорость-лимитирующим этапом, как и в надпочечниках, является отщепление боковой цепи холестерола. Превращение холестерола в прегненолон (гормон, выделяемый в матке, контролирующей имплантацию яйца, и - предшественник для андрогенов, эстрогенов, и глюкокортикоидов) в надпочечниках, яичниках и семенниках происходит идентично. Однако в двух последних тканях реакция стимулируется не АКТГ, а ЛГ.

Прегненолон

Все функции стероидов схожи на клеточном и молекулярном уровне. Поскольку стероиды жирорастворимы, они легко могут проникать (диффундировать) через мембану клетки в цитоплазму, где путем присоединения к рецептору (белковаой структуре) формируют всем известный комплекс рецептор-стерод. Далее в процессе димеризации (образование димера - удвоенной молекулы в результате реакции присоединения) два комплекса формируют димер, который в свою очередь присоединяется к ДНК клетки, способствуя тем самым транскрипции гена и белковому синтезу.

Этот процесс представлен в диаграмме ниже. Влияние стероидов на ген и синтез белка весьма сложное и труднообъяснимое. Часто белок, синтезируемый в результате присоединения димера к ДНК является регулирующим и отвечающим за активирование или подавление других генов. Это вызывает своего рода цепную реакцию. Помимо этого, влияние стероида на ген зависит от типа клетки, в которой идет присоединение. Поэтому фактические примеры этих процессов не будут представлены в статье.