Стериды

Стериды

 
          Большую группу простых липидов составляют стериды - сложные эфиры специфически построенных циклических спиртов (стеролов) и высших жирных кислот. Стериды образуют омыляемую фракцию липидов.

В природе гораздо более широко, чем стериды, представлена фракция неомыляемых, свободных стеролов и родственных им соединений. Так, в организме человека лишь 10% стеролов этерифицировано и находится в виде стеридов, а 90% свободно и образует неомыляемую фракцию. Соотношение стеролов и стеридов в разных тканях и жидкостях организма различно: печень содержит их поровну , а в желчи содержатся только свободные стеролы.

          Стеролы построены довольно сложно. В основе их молекулы лежит циклическая группировка атомов, состоящая из восстановленного фенантрена (полностью восстановленный фенатрен называют пергидрофенантреном) и циклопентана. Эта циклическая группировка называется циклопентанопергидрофенантреном или стераиом. Стеран, несущий боковую цепь углеродных атомов и две СН3-группы (при 10-м и13-м углеродных атомов цикла), называют холестаном:

Углеродные атомы в этих углеводородах обозначают исходя из нумерации, принятой для фенантрена (1-14-й атомы углерода); затем нумеруют четвертый цикл и только после этого переходят к нумерации атомов углерода в боковых цепях. Циклы принято обозначать прописными буквами латинского алфавита.

           Будучи окислен в положении 3 (кольцо А), холестан превращается в олициклический спирт - холестаиол, дающий начало классу стеролов:

Однако не следует думать, что в рироде стеролы возникают при восстановлении фенантрена. Выяснено, что их биосинтез идет путем циклизации полиизопреноидов, которые, по существу, и являются предшественниками стеролов.

Характерное ядро холестанола повторяется во всех стеролах с незначительными вариациями. Они сводятся либо к возникновению между 5-6-м и 7-8-м атомами углерода кольца В или 22-23-м атомами углерода боковой цепи двойных связей, либо к появлению в положении 24 (в боковой цепи) радикала.

          Холестерол (от греч. холе - желчь) является основным стеролом животных и человека, т. е. относится к разряду зоостеролов. Эргостерол характерен для грибов. Ситостерол и стигмастерол типичны для растений (фитостеролы): первый содержится, например, в соевом масле, а второй - в масле зародышей семян пшеницы. Фукостерол обнаружен у бурых водорослей.

 

 

 

 

        Желчные кислоты (синоним: холевые кислоты, холиевые кислоты, холеновые кислоты) - органические кислоты, входящие в состав желчи и представляющие собой конечные продукты обмена холестерина; играют важную роль в процессах переваривания и всасывания жиров; способствуют росту и функционированию нормальной кишечной микрофлоры.

Желчные кислоты - производные холановой кислоты С23Н39СООН, в молекуле которой к кольцевой структуре присоединены гидроксильные группы. Основными Ж. к., обнаруживаемыми в жёлчи (Жёлчь) человека, являются холевая кислота хенодезоксихолевая кислота (антроподезоксихолевая кислота.) и дезоксихолевая кислота.В значительно меньших количествах в желчи обнаружены стереоизомеры холеной и дезоксихолевой кислот - аллохолевая, урсодезоксихолевая и литохолевая  кислоты. Холевая и хенодезоксихолевая кислоты - так называемые первичные Ж. к. - образуются в печени при окислении Холестерина, а дезоксихолевая и литохолевая кислоты образуются из первичных Ж. к. в кишечнике под влиянием ферментов микроорганизмов кишечной микрофлоры. Количественное соотношение холевой, хенодезоксихолевой и дезоксихолевой кислот и желчи в норме составляет 1:1:0,6.

Наличие того или иного стерола часто специфично для определенного класса или семейства животных или растений. Например, губки содержат ряд уникальных стеролов с 28 и 29 атомами углерода в молекуле, а морские звезды и голотурии - специфические стелластеролы. Замечено, что чем примитивнее организм, тем более разнообразный набор стеролов для него характерен. Человеку свойствен только один - холестерол. В настоящее время известно более 60 зоостеролов и почти 140 фитостеролов (А. Кульман, 1989).

         Среди стеролов широко распространены копформационвыe изомеры. Например, известен изомер холестанола - копростанол, у которого иное взаиморасположение в пространстве составляющих его циклов:

При рассмотрении приведенных выше формул холестанола и копростанола легко заметить, что у первого циклы А и В расположены по отношению друг к другу в транс-, а у второго-в цис- положении. Холестанол в небольших количествах присутствует в тканях животных (наряду с большим количеством холестерола). Копростанол найден в экскрементах животных, так как в виде копростанола восстановленный холестерол выводится из организма.

         Характерной особенностью конформационных природных изомеров стеролов является то, что у них ОН-группа при 3-м углеродном атоме расположена по ту же сторону цикла, что и СН3-группа при l0-м углеродном атоме.

 

 

 

        Стеролы - кристаллические вещества, хорошо растворимые в хлороформе, серном эфире и горячем спирте, практически не растворимые вводе; устойчивы к действию гидролизующих агентов. В организме животных стеролы окисляются и дают начало целой плеяде производных, носящих общее название стероиды. Сюда относятся многие соединения, из которых упомянем лишь несколько характерных представителей:

Холевые кислоты - важнейшие ингредиенты желчи, обеспечивающие нормальный ход всасывания жирных кислот в кишечнике человека и животных. Эстрадиол и тестостерон - соответственно женский и мужской половые гормоны, оказывающие огромное влияние на процессы жизнедеятельности.

        Сложные эфиры зоо- и фитостеролов с высшими жирными кислотами образуют группу омыляемых веществ - стеридов.

Из высших жирных кислот В составе стеридов обнаружены в основном пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Однако в стеридах, представляющих, например, главную составную часть ланолина (фракция, жира овечьей шерсти), найдены миристиновая, арахидоновая и церотиновая кислоты, а также специфические высшие жирные кислоты с разветвленной углеродной цепью - ланопальмитиновая, ланостеариновая и др.

Все стериды, так же как и стеролы - твердые, бесцветные вещества (от греч. cтepeoc -твердый). В природе, особенно в составе животных организмов, они встречаются в виде комплексов с белками, функциональное значение которых сводится к транспорту стеролов, стероидов и стеридов, а также к участию в образовании биологических мембран. При увеличении содержания стеролов и стеридов в составе липидной части мембран уменьшается проницаемость последних, возрастает их вязкость, ограничивается их подвижность, ингибируется активность ряда ферментов, встроенныx в мембрану.

         Стериды и стеролы регулируют и другие процессы в организме. Некоторые из производных стеролов являются канцерогенными веществами, тогда как другие (например, тестостеронпропионат) используют для лечения некоторых видов рака. Стериды и стеролы в больших количествах входят в состав нервной ткани человека и животных; значение и функции их здесь активно исследуют.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

                                             Открытие холестерина.

        Заслуга открытия холестерина всецело принадлежит французским химикам. В 1769 году Пулетье де ла Саль получил из желчных камней плотное белое вещество («жировоск»), обладавшее свойствами жиров. В чистом виде холестерин был выделен химиком, членом национального Конвента и министром просвещения А.Фуркруа в 1789 году. И лишь в 1815 году Мишель Шеврель, также выделивший это соединение, неудачно окрестил его холестерином («холе» - желчь, «стерол» - жирный). В 1859 году Пьер Бертло доказал, что холестерин принадлежит к классу спиртов. Это обязывало иметь в химическом названии вещества суффикс «-ол», поэтому в 1900 году холестерин был переименован в холестерол. Однако в России осталось прежнее название - «холестерин». Путаница в названиях химических веществ - дело обычное. Но изучение роли холестерина в организме привело к тому, что ничем другим, кроме как холестериновым безумием, не назовешь.

       Холестерин (холестерол) – жирорастворимый спирт, наиболее распространённый представитель стеринов, присутствующий практически во всех тканях животных организмов. Очищенный холестерин – белое кристаллическое, оптически активное вещество, температура плавления 150 0С.

 

                                             

 

        Из общего количества холестерина, содержащегося в организме (250 г при массе тела 65 кг), только около 20% его поступает с пищей, остальное количество синтезируется в организме. Нарушение обмена холестерина приводит к отложению его на стенках кровеносных сосудов и, как следствие, уменьшению эластичности их стенок (атеросклерозу). Кроме того, он может накапливаться в виде желчных камней.

        Холестерин находится почти во всех тканях тела как в свободном виде, так и в виде сложных эфиров; особенно много его содержится в нервных тканях мозга, где он составляет около одной шестой сухого веса.

        Все функции данного соединения в организме до конца не установлены. Опыты с меченым холестерином показывают, что холестерин, содержащийся в тканях нервов и мозга, не участвует в установлении быстрого равновесия с холестерином, поступающим с пищей. Обмен его регулируется чрезвычайно специфичным набором ферментов.

 

Производные холестерина

        Желчные кислоты - тетрациклические монокарбоновые оксикислоты из класса стероидов. По химической природе являются производными холановой кислоты С23Н39СООН. Представляют собой основной конечный продукт метаболизма холестерина. Желчные кислоты образуются в печени и выделяются с желчью, как в свободном виде, так и как парные соединения (парные или конъюгированные желчные кислоты) с глицином и таурином. Глицин и таурин связаны с желчными кислотами пептидными связями. В желчи в основном содержатся холевая, дезоксихолевая и хенодезоксихолевая. Кроме того, в малых количествах присутствуют литохолевая, аллохолевая и уреодезоксихолевые кислоты. В гепатоцитах из холестерина синтезируются непосредственно хенодезоксихолевая и холевая кислоты -первичные желчные кислоты. После выделения желчи в кишечник при действии ферментов кишечной микрофлоры из первичных желчных кислот образуются литохолевая и дезоксихолевая кислоты -вторичные желчные кислоты. Они всасываются из кишечника, с кровью воротной вены попадают в печень, а затем в желчь. Следует отметить, что микроорганизмы кишечника образуют около 20 разных вторичных желчных кислот, но всасываются в заметных количествах только дезоксихолевая и, в меньшей степени, литохолевая кислоты; остальные выводятся из организма.

В желчи содержатся главным образом конъюгированные желчные кислоты - гликохолевая, гликодезоксихолевая, таурохолевая, тауродезоксихолевая и др.

Желчные кислоты обладают амфифильными свойствами .Боковая цепь с остатком глицина или таурина гидрофильна, а циклическая часть является гидрофобной. Амфифильная природа желчных кислот обусловливает их поверхностно-активные свойства и участие в переваривании и всасывании жиров. 

        Желчные кислоты являются поверхностно-активными веществами, принимают участие в эмульгировании жиров.  Желчные кислоты резко уменьшают поверхностное натяжение на границе жир/вода, благодаря чему они не только облегчают эмульгирование, но и стабилизируют уже образовавшуюся эмульсию. На поверхности раздела жир/вода желчные кислоты ориентируются таким образом, что гидрофобная циклическая часть оказывается погруженной в жир, а гидрофильная боковая цепь - в водную фазу, в результате чего образуется стабильная эмульсия (1 жировая капля дробится более чем на 106 мелких). Эмульгирование жиров ускоряет процессы переваривания липидов, т.к. увеличивается поверхность соприкосновения жира с липазой поджелудочной железы. Наиболее мощное эмульгирующее действие на жиры оказывают щелочные (натриевые или калиевые) соли парных желчных кислот.

Желчные кислоты являются активаторами липолитических ферментов (превращение пролипазы в липазу), повышают активность панкреатической липазы в 10-15 раз; а также регулируют перистальтику (моторику) кишечника, обладают бактерицидным действием, подавляя гнилостные процессы.

        Желчные кислоты принимают участие во всасывании жиров. Они образуют с жирными кислотами и моноацилглицеринами мицеллы (холеиновые комплексы), которые проникают в клетки слизистой кишечника. Отсюда желчные кислоты поступают в кровь, а с ней - в печень, повторно участвуя в образовании желчи (90-95 % проходят энтерогепатический цикл 5-10 раз за сутки). Небольшая часть желчных кислот - около 0,5 г за сутки - выводится из организма. Это компенсируется синтезом в печени новых желчных кислот в таком же количестве; фонд желчных кислот обновляется полностью примерно за 10 дней.

При нарушении желчеобразования или выделения желчи (например, вследствие закупорки желчного протока желчным камнем) условия переваривания жиров и всасывания продуктов гидролиза ухудшаются, и значительная их часть выводится из организма. Жирорастворимые витамины при этом также не всасываются, что приводит к развитию гиповитаминоза.

 

       Стероидные гормоны– это вещества, которые обладают высокой биологической активностью. Данные вещества чаще являются животного происхождения, реже растительного. Предшественниками стероидов являются изопреноидные вещества. Наличие особенной системы строения значительно отличается данный класс веществ от других.  В его основе – система гонана, которая представляет собой насыщенный углеводород. Ядро стероида может быть частично ненасыщенно или насыщенно, включать в свой состав алкильные и функциональные группы. Благодаря особым качествам, стероидные гормоны могут легко проникать в кровь через плазматические мембраны в клетки мишени. Для попадания в такие клетки гормоны связываются с транспортными белками, которые и доставляют их в необходимое место.