Steroidi e derivati dallo strano (colesterolo, colecalciferolo, ormoni, estradiolo, testosterone)

Steridi

Gli steridi sono dei lipidi semplici che presentano una struttura ciclica ad anelli condensati che deriva da un idrocarburo saturo, lo sterano. Lo sterano presenta 3 anelli a 6 termini (quindi esatomici) uniti tra di loro e un anello pentatomico.

Sterano

Lo sterano deriva dal fenantrene.

Fenantrene

Il fenantrene è un idrocarburo aromatico ed essendo aromatico viene completamente idrogenato diventando peridrofenantrene. Essendo idrogenato, i doppi legami vengono saturati tutti.

Peridrofenantrene

Il peridrofenantrene si lega a un ciclopentano formando il ciclopentanoperidrofenantrene, chiamato anche sterano. Può diventare sterolo (un alcol) legando in posizione C-3 un OH sostituendo l'idrogeno. Per formare i gliceridi, da questo gruppo OH si lega l'acido grasso attraverso legame estere e così si forma lo steride. Le sterine (cioè l'estere dello sterolo con acido grasso) costituiscono il lipide semplice.

Steroidi

Gli steroidi sono dei lipidi semplici che presentano una struttura ciclica ad anelli condensati che deriva da un idrocarburo saturo, lo sterano. Lo sterano presenta 3 anelli a 6 termini (quindi esatomici) uniti tra di loro e un anello pentatomico.

Sterano

Lo sterano deriva dal fenantrene. Il fenantrene è un idrocarburo aromatico ed essendo aromatico viene completamente idrogenato diventando peridrofenantrene. Essendo idrogenato, i doppi legami vengono saturati tutti.

Peridrofenantrene

Il peridrofenantrene si lega ad un ciclopentano formando il ciclopentanoperidrofenantrene, chiamato anche sterano. Può diventare sterolo (un alcol) legando in posizione C-3 un OH sostituendo l'idrogeno. Per formare i gliceridi da questo gruppo OH si lega l'acido grasso attraverso legame estereo e così si forma lo steride. Le sterine (cioè l'estere dello sterolo con l'acido grasso), costituiscono il lipide semplice.

Struttura e derivati dello sterano

Lo sterano presenta 6 centri di asimmetria. Si possono avere diversi isomeri. Il numero degli isomeri, per quanto riguarda gli atomi di carbonio asimmetrici, è dato dalla formula di Van't Hoff: l=2ⁿ dove n sono gli atomi di carbonio asimmetrici quindi ne abbiamo 6. Quindi 2⁶=64. Teoricamente non abbiamo 64 isomeri di questo composto ma solo 2 in quanto i sostituenti legati agli atomi di carbonio asimmetrici sono tutti in posizione fissa tranne per un atomo di carbonio. Quindi, applicando la formula, otteniamo: 2²=2. Quindi 2 isomeri. I sostituenti sono tutti in cis.

Anelli sterano

Possiamo chiamare gli anelli A, B, C e D.

• Per gli anelli A e B i due atomi di carbonio asimmetrici sono in posizione 5 e in posizione 10.
• Per l'anello C gli atomi di carbonio asimmetrici sono in posizione 8 e 9.
• Per l'anello D sono in posizione 13.

I sostituenti in configurazione cis sono: in posizione 13 c'è un sostituente sullo stesso piano degli altri in configurazione cis. Quindi nel 13_u sono trans. Se nelle posizioni 11 e 8 trans, la posizione 8 sarà in cis. Se in posizione 8 il sostituente è in cis, in 9 è trans. Se la 9 è in trans, la 10 è in cis. Quindi riguarda solo il 5. Il sostituente che potrà essere legato al carbonio 5 può essere o in cis o in trans. Lo stesso piano o in un piano qualunque. Quindi è il c-5 che determina l'isomero, S/R sia in configurazione cis o in trans. Se è in cis la struttura si dice β, se è in trans si dice α.

Caratteristiche anello A

L’anello A può contenere dei sostituenti che possono essere normalmente o gruppi ossidrilici oppure un gruppo chetonico. Se gruppo ossidrilico e il gruppo chetonico si trovano in posizione 3. In alcuni composti l'anello può avere struttura aromatica. Al carbonio-3 possiamo trovare un gruppo ossidrilico e un gruppo chetonico allora il primo anello può essere aromatico, quindi può avere 3 doppi legami coniugati. Può esserci un doppio legame in posizione ul 5.

Caratteristiche anello B

L'anello B può avere sostituenti (es.-OH) in posizione 7, possiamo avere anche un doppio legame con l'ossigeno. Può esserci un doppio legame in posizione 5-6 o 7-8. In posizione 10 c'è o un H oppure un CH₃ (supplementare).

Caratteristiche anello C

L'anello C può avere un OH in posizione 11 o in posizione 12. Ma sono presenti doppi legami. Al c-13 è legato un metile in configurazione cis. Nei composti con funzione aromnale, in posizione 11 ci può essere un gruppo aldeidico.

Caratteristiche anello D

In posizione 17 ci sono sostituenti. In particolare è presente la cosiddetta catena laterale, dei composti steroidei, possono essere presenti gruppi OH e gruppi chetonici.

Dallo sterano, quindi, derivano gli steridi. Dagli steridi derivano i composti steroidei, che sono praticamente ormoni.

Sterano e derivati ormonali

Se allo sterano (costituito da 17 atomi di C) aggiungo in posizione 13 un CH₃ in C₁₈, il composto prende il nome di estrano. Dall'estrano derivano gli ormoni sessuali femminili, cioè gli estrogeni. Tra questi il più importante è l'estradiolo.

L'estradiolo presenta due gruppi alcolici, uno in posizione 3 e uno in 17. Il primo anello presenta una struttura aromatica (con doppi legami coniugati). L'ossidrile caratteristico è più comune nella clica degli estrogeni. Ha un carattere acido e alcolico. Altri ormoni sessuali femminili sono l'estriolo che presenta un solo gruppo OH, e l'estrone che in posizione 17 presenta un gruppo chetonico (=O). L'acidità di questi ormoni è importante per constatare la loro secrezione. Infatti, le mucose diventano acide. Con un test si controlla il pH per vedere se è acido o basico. Se sono acidi significa che non c'è secrezione di estrogeni. Se non è acido vuol dire che non c'è secrezione di ormoni.

Partendo dall'estrano aggiungiamo in posizione 10 un CH₃ in C18 (avremo il 19^o atomo di C). Il composto prenderà il nome di androstano. Dall'androstano derivano tutti gli ormoni sessuali maschili. Il più comune è il testosterone. Presenta un gruppo chetonico in posizione 3 e un gruppo OH in 17. Ha un doppio legame in 4-5.

Testosterone e derivati

Tra gli ormoni sessuali femminili è importante anche il progesterone, tra quelli maschili c'è l'androsterone. Presenta un gruppo chetonico in 3, un metile in 10 e in 13, un -O=C-CH₃ in 17.

Progesterone

Presente un OH in 3, un CH₃ in 10 e in 13 e un gruppo chetonico in 17.

Androsterone

Partiamo dall'androstano. Aggiungiamo in posizione 17 una catena laterale di due atomi di carbonio. Otteniamo un idrocarburo saturo che è il pregnano. Dal pregnano deriva un ormone femminile. Presenta due ossidrili: uno in posizione 3_e uno in posizione 17_e in configurazione trans.

Pregnandiolo

Partiamo dal pregnano e aggiungiamo 3 C alla catena laterale. Otteniamo un idrocarburo saturato: colano, composto da 24 atomi di carbonio. Dal colano derivano gli acidi e i sali biliari e servono per la digestione dei lipidi. Il principale derivato del colano è l'acido colanico, che si ottiene sostituendo l'ultimo atomo di C con un gruppo carbossilico. Dall'acido colanico per aggiunta di 3 ossidrili in posizione 3, 7 e 12 in trans rispetto al piano dell'anello, si ottiene l'acido colico (ovvero l'acido tridrossicolanico).

Acido colico

Non sono presenti doppi legami. È una struttura completamente saturata. I 3 OH dell'acido colico sono in configurazione trans rispetto al piano. Presenta una regione polare (idrofila) e una regione non carbonica (lipofila) e operano come deputati emulsianti di acceleranti l'assorbimento dei grassi millestichi. Questo composto ci permette quindi la digestione dei lipidi da parte dell'enzima chiamato lipasi.

Colestano

Il colestano è invece un composto con 27 atomi di C e con una catena laterale formata da 8 atomi di C.

Colesterolo

Dal colestano deriva il colesterolo. Presenta un OH in posizione 3 e un doppio legame in 5-6. Il colesterolo presenta la desinenza -olo in quanto abbiamo un ossidrile in posizione 3 e, con configurazione β. Presenta un doppio legame in 5-6 (anello B), la catena laterale è una catena ramificata catena laterale isotilica, che dà origine a isomeri. Da questo composto derivano tutti gli ormoni steroidei ed è responsabile con le lipoproteine del deposito dei lipidi sulle pareti delle arterie che danno origine all'ateriosclerosi, ossia una condizione in cui le arterie perdono elasticità dopo il deposito dei lipidi.

Colesterolo buono e cattivo

Se il colesterolo è legato a lipoproteine ad alta densità è buono. Se è legato a lipoproteine a bassa densità, è cattivo. Il colesterolo si distingue in libero ed esterificato; il colesterolo esterificato è effettivamente un lipide perché l’acido grasso si lega all’OH in posizione 3 e forma un estere. La caratteristica che li differenzia è che il colesterolo libero è polare per la presenza dell’ossidrile, quello esile è apolare.

7-Deidrocolesterolo

Dal colesterolo deriva il 7-deidrocolesterolo che si ottiene per perdita di 2H e conseguente formazione del doppio legame in posizione 7-8. Dal 7-deidrocolesterolo, per azione dei raggi ultravioletti (UV), si forma la vitamina D3 che favorisce la crescita delle ossa (ossificazione). I raggi UV di tipo B spezzano l’anello in posizione 9-10. Il metile in 19 diventa CH₂ e si forma un doppio legame tra C9-C10. La vitamina D3 prende il nome di colecalciferolo (cioè cole–colesterolo-calciferolo-portatore di calcio). Abbiamo anche la vitamina D2, che non deriva dal colesterolo, ma da uno sterolo di origine vegetale l’ergosterolo. Si differenzia dal colesterolo per il doppio legame in posizione 22-23.