8.7. Стероиды

Стероиды — важные природные вещества, выполняющие в организме разнообразные функции. В настоящее время известно около 20 000 стероидов. Как уже упоминалось (гл. 6.5.6), стероиды, так же, как и терпены и каротиноиды, относятся к неомыляемым липидам.

В основе стероидов лежит структура, которая имеет тривиальные названия «стеран» и «гонан». В химии стероидов применяется своя, оригинальная нумерация атомов углерода:

стеран, гонан,

циклопентанопергидрофенантрен

(Циклопентанопергидрофенантрен — название этого углеводорода как производного полициклической ароматической системы фенантрена — гл. 11.4.)

В молекулах стероидов шестичленные кольца имеют преимущественно конформацию кресла, бицикл декалина BC имеет транс-строение, а бицикл декалина AB может иметь как транс-, так и цис-сочленение.

По химической структуре стероиды делятся на несколько групп, наиболее важными из них являются стерины, желчные кислоты, стероидные гормоны и сердечные гликозиды.

Стерины являются производными углеводорода холестана.

холестан

Примерами могут служить холестерин, холестанол, копростанол, эргостерин и витамин D₂.

холестерин холестанол и копростанол

Холестанол и копростанол отличаются друг от друга пространственным расположением циклов AиB: в холестаноле они находятся втранс-конфигурации, а в копростаноле — вцис-конфигурации.

эргостерин витаминD₂

Холестерин — наиболее распространённый представитель стеринов. Он присутствует почти во всех органах животных, особенно в мозге и нервных тканях. Он представляет собой белое кристаллическое вещество с температурой плавления 423 К. Нарушение обмена холестерина приводит к его отложению на стенках артерий и, как следствие, к атеросклерозу. Кроме того, желчные камни обычно содержат в качестве основной составной части холестерин.

Холестанол содержится во многих животных клетках.

Копростанол, или копростерин, образуется из холестерина в кишечнике при действии бактерий и поэтому содержится в фекалиях.

Эргостерин относится к растительным стеринам (фитостеринам). Он встречается в бактериях (особенно много в дрожжевых клетках) и при облучении ультрафиолетом может быть превращён в витамин D₂ (эргокальциферол).

Витамины группы D — это антирахитические витамины. Кроме витамина D₂ существуют близкие по структуре витамины D₃ (холекальциферол) и D₄. Витамины D содержатся в яичном желтке, сливочном масле, печени животных, рыбьем жире. Кроме того, провитамин холекальциферола, дегидрохолестерин, содержится в коже человека.

Основная функция витамина D — поддержание в организме постоянной концентрации Са²⁺ и фосфора, что осуществляется благодаря участию витамина в регуляции всасывания этих элементов в кишечнике.

Желчные кислоты являются производными углеводорода холана. Наиболее распространённой из желчных кислот является холевая кислота.

холан холевая кислота

Желчные кислоты образуются в результате расщепления и последующего окисления стеринов в печени. Натриевые и калиевые соли желчных кислот обладают поверхностно-активными свойствами. Они эмульгируют жиры, поступающие с пищей в организм, и тем самым улучшают их усвоение.

Стероидные гормоны. Гормоны — это вещества, образующиеся в железах внутренней секреции и принимающие участие в регулировании обмена веществ и физиологических функций организма. В одних случаях они повышают каталитическую активность ферментов, в других — ускоряют их биосинтез.

Стероидные гормоны могут быть представлены несколькими подгруппами.

Кортикостероиды — производные углеводорода прегнана. Представителями кортикостероидов являются кортикостерон, гидрокортизон, преднизолон.

прегнан кортикостерон

гидрокортизон преднизолон

Кортикостероиды образуются в корковом веществе надпочечников и принимают участие в регулировании водного и солевого обмена.

Кортикостерон является антагонистом инсулина и повышает концентрацию глюкозы в крови.

Гидрокортизон способствует накоплению гликогена в печени и также регулирует поступление глюкозы в кровь.

Преднизолон — это синтетический кортикостероид; он обладает бόльшей активностью, чем его природные аналоги. Используется для лечения ревматизма, бронхиальной астмы, воспалительных процессов кожи.

Женские половые гормоны: гестагены и эстрогены. Гестагены, так же, как и кортикостероиды, являются производными прегнана. Гестагены — это гормоны беременности; они образуются в жёлтом теле (Corpus luteum) яичников. Они попадают в матку и изменяют таким образом, что она делается восприимчивой к оплодотворённому яйцу. Наиболее активным гестагеном является прогестерон.

прогестерон

Эстрогены — это производные углеводорода эстрана.

эстран

Эстрогены контролируют менструальный цикл у женщин. Наиболее важными эстрогенами являются эстрон и эстрадиол.

эстрон эстрадиол

Мужские половые гормоны (андрогены) — это производные углеводорода андростана.

андростан

Они стимулируют развитие вторичных мужских половых признаков и выработку спермы. Важнейшими среди них являются андростерон и тестостерон.

андростерон тестостерон

Сердечные гликозиды имеют в своём составе структурные элементы стероидов и углеводов. Стероидная составляющая, так называемый генин, представляет собой различные производные стерана, в 17-м положении которого имеется ненасыщенное лактонное кольцо (фрагмент - или -лактона). Примерами таких генинов являются дигитоксигенин и сцилларенин.

дигитоксигенин сцилларенин

Сердечные гликозиды в небольших количествах возбуждают сердечную деятельность и используются в кардиологии. В больших количествах они являются сердечными ядами. Например, гликозид дигитоксин был выделен из листьев наперстянки (дигиталиса, Digitalis purpurea), его стероидная составляющая дигитоксигенин. Сцилларен — один из гликозидов белого морского лука (Scilla maritime L.), обладающих высокой кардиотонической активностью; стероидная часть молекулы сцилларена — сцилларенин.