C5720 Biochemie
26b_Isoprenoidy, steroidy
11/5/2018
1
Petr Zbořil

Obsah
•Metabolismus isoprenoidů. Karotenoidy.
•Steroidy (cholesterol, jeho syntéza, konformace, žlučové kyseliny, vitamin D, steroidní hormony).
•
11/5/2018
Petr Zbořil
2

Izoprenoidy
•Skupina látek společného původu
•Formálně základem izopren
•Významné
oSteroidy
oKarotenoidy
oChinony a další prenylované látky - bílkoviny
•Klasické
oTerpeny
•
11/5/2018
Petr Zbořil
3

Izoprenoidy
•
•Syntéza vychází
•z acetylCoA
•Začátek společný
•s ketogenezí
•Aktivní izopren
•
•
•
•
•
•
11/5/2018
Petr Zbořil
4

Izoprenoidy
•Polymerace hlava-ocas
•Vznik karbeniového
•kationtu
•Atak vyšší
•elektronové hustoty
•C10 – geranyl
•C15-farnezyl
•Polymerace hlava-hlava
•C30 skvalen - ke steroidům
11/5/2018
Petr Zbořil
5

Izoprenoidy
•Vznik steroidů
oRedukce
odvojných vazeb
oOxygenace
oDekarboxylace -3C
•
•
•
•
•
•
•
11/5/2018
Petr Zbořil
6

Steroidy
•Cholesterol – číslování pozic
ovolný (strukturní funkce)
oesterifikovaný (transportní metabolit)
ovýskyt v membránách, stěny cév, žlučové konkrementy (patologie - stanovení).
•Metabolicky
omateřská látka ostatních steroidů.
•
11/5/2018
Petr Zbořil
7

Cholesterol
•Stereoisomerie
oŽidličková konformace je stálejší (vzor cyklohexan)
oPosice kruhu A cis- nebo trans-, ostatní vždy trans-
o(u cholesterolu je dvojná vazba v kruhu B, vždy trans)
•posice C10 –CH3 je standartem pro ostatní substituenty: α- trans, β- cis vůči ní
•
•
•
•
•
•
• trans-cholestan cis-  koprostan
11/5/2018
Petr Zbořil
8

Steroidy
•Steroidní hormony
•21 a 19 C (18)
•Oxidační odbourání řetězce – oxygenasa
oPregnenolon
•Významná úloha mitochondriálních cytP450
oSpecifické pozice, stereoselektivní
•
11/5/2018
Petr Zbořil
9

Steroidy
•Schema tvorby steroidních hormonů
•Kortikoidy – kůra
•nadledvinek
oGlukokortikoidy
oMineralokortikoidy
•Pohlavní
oAndrogeny
oEstrogeny
•
•
•
11/5/2018
Petr Zbořil
10

Steroidní hormony
11/5/2018
Footer Text
11
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/97/From_cholesterol_to_aldosterone.svg/1220px
-From_cholesterol_to_aldosterone.svg.png
Tvorba aldosteronu
Společná cesta –
odbočky 17a
progesteron – glukok.

Monooxygenasa
•Accepted name: cholesterol monooxygenase (side-chain-cleaving)
•Systematic name: cholesterol,reduced-adrenal-ferredoxin:oxygen oxidoreductase
(side-chain-cleaving)
•Reaction: cholesterol + 6 reduced adrenodoxin + 3 O2 = pregnenolone + 4-methylpentanal + 6
oxidized adrenodoxin + 4 H2O (overall reaction)
(1a) cholesterol + 2 reduced adrenodoxin + O2 = (22R)-22-hydroxycholesterol + 2 oxidized
adrenodoxin + H2O
(1b) (22R)-22-hydroxycholesterol + 2 reduced adrenodoxin + O2 =
(20R,22R)-20,22-dihydroxycholesterol + 2 oxidized adrenodoxin + H2O
(1c) (20R,22R)-20,22-dihydroxy-cholesterol + 2 reduced adrenodoxin + O2 = pregnenolone +
4-methylpentanal + 2 oxidized adrenodoxin + 2 H2O
11/5/2018
Footer Text
12

Steroidy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Schéma tvorby steroidních hormonů
oHydroxylace na C-17 – dvě řady derivátů, isolované
o17a-OH-kortikosteron = kortisol, oxidací kortison (11)
11/5/2018
Petr Zbořil
13

11/5/2018
Footer Text
14
H

Kortikoidy
•Mineralo- a glukokortikoidy (aldosteron x kortisol)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Odbourání – redukce na C3
okonjugace (glukuronová kys., sulfát)
•
11/5/2018
Petr Zbořil
15

Pohlavní hormony
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Odbourání 2C z progesteronu – monooxygenasa
oVznik aromatického jádra - unikátní
•
11/5/2018
Petr Zbořil
16

Vitaminy D
•Z dehydrocholesterolu, též ergosterolu (má Δ22)
oUdržování Ca, účinné alkoholy na C-25
•
11/5/2018
Petr Zbořil
17

Žlučové kyseliny
•Hydroxylace
o1. hydroxylace – cytP450 + askorbát (nedostatek – hromadění cholesterolu, vyšší LDL, aterosklerosa
– Vesmír 69(6), 314 (1990)
•Oxidace
•Štěpení (β-oxidace)
•Konjugace
•Vylučování z jater ve žluči do duodena
•Funkce - emulgace lipidů, aktivace lipáz
•Patologie (žlučové kameny)
•
11/5/2018
Petr Zbořil
18

•Stručné schema tvorby žlučových kyselin
11/5/2018
Petr Zbořil
19

•Konjugace žlučových kyselin
oTauro- a glykocholát
11/5/2018
Petr Zbořil
20

Cirkulace žlučových kyselin
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Resorpce je snížena pektiny v potravě
ováží se na polygalakturonát – hydrofilní gel. Málo vlákniny – větší resorpce – viz Vesmír
oPrevence rakoviny tlustého střeva (vazba lithocholátu), redukce cholesterolu.
•Askorbát nutný pro syntézu
11/5/2018
Petr Zbořil
21

Kys. lithocholová
•
•
•
•
•
•
•
•Bakteriální redukcí chenodeoxycholátu
orole při kancerogenezi.
•
11/5/2018
Petr Zbořil
22

Další zajímavé steroidy
•Hormony hmyzu a rostlin
•
•
•
•
•
•
•
•
•Ekdyson - růstový hormon hmyzu
•
11/5/2018
Footer Text
23

Další zajímavé steroidy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Digitonin – srdeční glykosid
ohemolysa (vazba cholesterolu)
11/5/2018
Footer Text
24

Další zajímavé steroidy
•Alkaloidy
•
•
•
•
•
•
•
•
•Solanin - brambory
•
11/5/2018
Footer Text
25

Další zajímavé steroidy
•Žabí jedy
•
•
•
•
•
•
•
•
•Bufotalin - ropucha
•
11/5/2018
Footer Text
26

Karotenoidy
•
•Syntéza geranylgeranyldifosfátu (20C)– řetězení hlava-ocas
o2 GGdiP – fytoen (40C, fytoensyntáza – analogie se skvalensyntasou)
•Isomerace – trans-fytoen,  dehydrogenace (desaturasy fytoenu a z-karotenu) – produkce lykopenu –
konjugované vazby
•Uzavírání kruhů (iononové kruhy – vždy 1 je b)
-b-karoten (též zeaxanthin, neoxanthin, violaxanthin a antheraxanthin) mají oba b
-a-karoten – druhý a
-g-karoten – neuzavřeny (pseudoionon)
•
11/5/2018
Footer Text
27

Karotenoidy
11/5/2018
Footer Text
28

•Rostlinná barviva
•anténní (LHS) systém atd.
•Antioxidanty
•Prekursory vitaminu A
oKarotenasa (dioxygenasa) – aldehydy
•II – β-karoten
•IV – γ-karoten
•A – retinal
•
11/5/2018
Footer Text
29

11/5/2018
Footer Text
30

Karotenoidy
11/5/2018
Footer Text
31
•Izomerizace retinalu pohlcením fotonu.
•
•

•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Rhodopsin v membráně, černě retinal.
oTransducin - Gtα červeně, Gtβ modře, Gtγ žlutě, GDP v Gtα.
•
11/5/2018
Footer Text
32

Další isoprenoidy
•Juvenilní hormon hmyzu
o – přidat C=O
•
•
11/5/2018
Footer Text
33

Další isoprenoidy
•Součásti větších molekul
•Dodávají lipofilní charakter
•Prenylace bílkovin – lipofilní kotvy
•Isoprenoidní chinony
•Isoprenické substituenty
oHemy, chlorofyly
•
•
11/5/2018
Footer Text
34

Isoprenoidní chinony
•
•Ubichinony
•Plastochinony
•Vitaminy K
oNaftochinony
•Tokoferoly
•
11/5/2018
Footer Text
35

Vitaminy K
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•K1 fylochinon (A), K2 menachinon (B), K3 menadion (C), dihydrovitamin K 1 (D) a K 1(25) (E).
•
11/5/2018
Footer Text
36

•
•
•
•
•
•
•
•
•Tokoferoly
•
11/5/2018
Footer Text
37

•
•
•
•DĚkuji za pozornost
11/5/2018
Footer Text
38