[Kiimia Bahan Alam] Keanekaragaman Struktur Kimia Steroid

Steroids merupakan kelompok kolesterol berasal, senyawa dengan berat molekul rendah lipofilik ditemukan di berbagai laut yang berbeda, darat, dan sumber sintetis. keluarga steroid meliputi sterol, asam empedu, sejumlah hormon (baik gonad dan korteks adrenal hormon) dan beberapa hidrokarbon. Semua kelas steroid dan metabolitnya memainkan peran penting dalam fisiologi dan biokimia dari organisme hidup di mana ini ditemukan. Sejumlah steroid sintetis sedang banyak digunakan sebagai anti- hormon, obat kontrasepsi, anti- agen kanker, agen kardiovaskular, obat osteoporosis anti- biotics, anestesi, anti- inflamasi dan anti- penderita asma. Semua steroid yang berasal dari kolesterol dan karena itu kelas yang berbeda dari steroid menyerupai erat karena semua dari mereka memiliki dasar perhydro-1,2-cyclopentenophenanthrene sama kerangka 1 dan sedikit variasi dalam kerangka ini atau pengenalan kelompok fungsional menghasilkan berbagai kelas steroid.

Inti steroid diberi nomor dan cincin yang berhuruf seperti di 2. Dengan pengecualian vitamin D, semua steroid memiliki kerangka cyclopenta Sebuah fenantrena 1 atau kerangka yang diperoleh scissions satu atau lebih ikatan, ekspansi cincin atau kontraksi. kelompok metil biasanya hadir di C 10 & C 13 dan sebagian besar rantai sisi alkil hadir di C 17. Modifikasi struktural dalam sistem cincin steroid dinyatakan oleh prefiks tertentu misalnya:

1.      Cincin kontraksi dengan hilangnya sebuah metilen tersubstitusi kelompok ditandai dengan awalan maupun dan untuk dua metilen (CH 2) kelompok, di maupun-digunakan. The locant dari metilen hilang diikuti dengan awalan maupun- dalam maupun- majemuk, misalnya, 4- maupun- 5a- androstane 3.

2.      Cincin ekspansi dengan masuknya satu kelompok metilen diindikasikan oleh awalan homo, dan oleh dua CH 2 kelompok di homo digunakan. Jika kedua penambahan dan penghapusan CH 2 kelompok, baik prefiks homo dan maupun digunakan dalam urutan abjad, misalnya, 4a- Homo- 7- maupun- 5α-androstane 4.

3.      Penghapusan cincin terminal, dengan penambahan hidrogen atom pada setiap atom persimpangan dengan cincin yang berdekatan, ditandai dengan awalan des, diikuti dengan huruf kapital miring menunjuk cincin itu, misalnya, des- A-andostrane 5.

4.      Fisi cincin, dengan penambahan atom hidrogen pada setiap Kelompok terminal sehingga dibuat, ditandai dengan awalan seco, misalnya, 2,3 seco- 5a-kolestan 6.

 

Stereokimia steroid mengungkapkan mereka untuk menjadi molekul non-datar dan karbon cincin heksagonal (A ke C) biasanya mengasumsikan kursi daripada konformasi perahu. Ini sebagian besar menyatu dalam trans- konformasi dan kelompok fungsional berorientasi baik dalam posisi ekuatorial atau aksial. Sebagai sebuah konvensi, kelompok-kelompok substituen atas bidang molekul dikatakan dalam posisi ß, sedangkan, mereka yang hadir di bawah bidang molekul dikatakan dalam posisi α. Umumnya steroid terjadi biasanya diidentifikasi dengan nama sepele mereka (misalnya, kortisol, testosteron, dll), namun, ini sering mengarah kebingungan dalam beberapa kasus, dan penggunaan sistematis (IUPAC) nomenklatur dianjurkan. Penjelasan lengkap molekul steroid menurut IUPAC direkomendasikan nomenklatur steroid harus menyertakan nama senyawa induk (pregnane, androstane atau merenggangkan, dll) dan nomor, posisi dan orientasi (α atau ß) dari semua kelompok fungsional. Seperti misalnya, 7.

 

Klasifikasi Steroid

Steroid dapat dikelompokkan menurut sejumlah kriteria berdasarkan struktur kimianya (sisi rantai terikat pada cincin D), tempat produksi (ovarium atau adrenal steroid), fungsi biologis (a glukokortikoid atau seks steroid) dan tindakan molekul (estrogen - reseptor agonis), atau atas dasar efek biokimia . Atas dasar jenis organisme di mana mereka hadir, steroid diklasifikasikan menjadi tiga kategori besar.

1. steroid Serangga

2. Vertebrata steroid

3. Tanaman steroid

Steroid serangga atau Ecdysteroids

Ecdysteroids atau steroid serangga adalah steroid polihidroksi dengan cis persimpangan AB-ring. steroid ini sebenarnya dihasilkan oleh tanaman tertentu (misalnya, Cyanotis Vaga) dan diambil oleh serangga selama makan pada mereka; itu 20-hydroxyecdysone (ecdysterone atau 20-E) 13, adalah hormon ekdisteroid alami. Ecdysteroids telah ditemukan untuk memainkan peran kunci dalam proliferasi sel, pertumbuhan dan apoptosis dengan mengontrol ekspresi gen yang terlibat dalam ecdysis dan metamorfosis dalam serangga. Ecdysone adalah salah satu yang paling hormon molting umum pada serangga, kepiting, dan beberapa cacing yang dapat mengganggu molting dan reproduksi mereka.

steroid ini memiliki potensi penggunaan dalam mempromosikan pertumbuhan otot dan kehilangan lemak, dan memiliki keuntungan untuk menurunkan frekuensi efek samping biasanya berhubungan dengan steroid anabolik. Namun terus digunakan mereka dapat menyebabkan peningkatan testosteron 7 dan dihidrotestosteron (DHT)

 

kortikosteroid

Ini diproduksi di korteks adrenal dan terlibat dalam berbagai sistem fisiologis seperti respon stres, respon imun, regulasi peradangan, metabolisme karbohidrat, katabolisme protein, perilaku dan kadar elektrolit darah terutama dengan mempromosikan retensi natrium di ginjal. Contoh kortikosteroid termasuk kortisol 24 (glucocarticoid a) dan aldosteron 25 (mineralokortikoid a). kortikosteroid sintetik yang digunakan dalam berbagai kondisi, mulai dari tumor otak untuk penyakit kulit. Ini digunakan dalam pengobatan displasia bronkopulmonalis (BPD) pada bayi, arthritis, arthritis temporal, dermatitis, reaksi alergi, asma, hepatitis, lupus eritematosus sistemik, penyakit inflamasi usus (kolitis ulserativa dan penyakit Crohn), sarkoidosis dan terutama untuk pengobatan infeksi mata. analog kortikosteroid sintetik termasuk hidrokortison (kortisol) 24, fludrocortisone, dan deksametason 26.

Selama lebih dari 40 tahun, obat imunosupresif telah digunakan untuk pengobatan hepatitis autoimun kronis aktif. Glukokortikoid 27 dalam kombinasi dengan anti- azathioprine metabolit telah digunakan untuk tujuan yang sama. Sejak transplantasi hati adalah satu-satunya obat untuk penyakit hati kronis tahap akhir, beberapa steroid yang memiliki sifat imunosupresif telah dikembangkan yang telah menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam mencegah allograft penolakan. Steroid digunakan dalam kombinasi dengan siklosporin dan azathioprene telah ditemukan efektif dalam pengurangan insiden penolakan organ akut dan telah menunjukkan profil keamanan yang baik dalam hal infeksi dan efek samping pada ginjal, hati, jantung dan transplantasi pankreas.

Nukleus steroid

Merupakan struktur tiga dimensi, dan atom atau kelompok melekat padanya dengan ikatan terarah. Meskipun banyak stereoisomer dari inti ini yang mungkin (dan mungkin disintesis), struktur nuklir jenuh dari sebagian besar kelas steroid alami yang sama, kecuali di persimpangan cincin Adan B . Diagram tiga dimensi yang disederhanakan dapat digunakan untuk menggambarkan detail stereokimia. Sebagai contoh,androstate, umum untuk sejumlah steroid alami dan sintetik , ada dalam dua bentuk (2 dan 3), di mana fusi cincin A / B masing-masing disebut cis dan trans .

Dalam isomer cis , ikatan ke gugus metil , CH ₃ , dan ke atom hidrogen, H, keduanya memproyeksikan ke atas dari bidang umum yang ditentukan oleh sisa molekul , sedangkan dalam isomer trans , gugus metil memproyeksikan ke atas dan proyek hidrogen turun. Namun, biasanya, struktur steroid direpresentasikan sebagai diagram proyeksi bidang seperti 4 dan 5, yang masing-masing sesuai dengan 2 dan 3.

Stereokimia cincin A dan B harus ditentukan dengan menunjukkan orientasi atom hidrogen yang terpasang pada C5 (yaitu, nomor atom karbon 5; penomoran steroid dijelaskan di bawah) baik di atas bidang diagram (ditunjuk β) atau di bawah itu (α). Simbolisme α-, β- digunakan dengan cara yang sama untuk menunjukkan orientasi setiap kelompok substituen yang melekat pada karbon jenuh (tersubstitusi sepenuhnya) dalam sistem cincin steroid. Grup yang terikat pada karbon tak jenuh terletak pada bidang yang sama dengan karbon yang berdekatan pada sistem cincin (seperti pada etilena), dan tidak ada orientasi yang perlu ditentukan. Ketika orientasi substituen tidak diketahui, itu diberikan simbol ξ. Ikatan substituen yang terikat β ditunjukkan secara diagram seperti pada 4 oleh garis penuh, yaitu substituen α oleh garis putus-putus, seperti pada 5, dan substituen ξ oleh garis bergelombang.

Setiap atom karbon dari molekul steroid diberi nomor, dan jumlahnya dicadangkan untuk posisi tertentu dalam struktur kerangka induk hipotetis (6) apakah posisi ini ditempati oleh atom karbon atau tidak.

Steroid dinamai dengan modifikasi nama struktur akar kerangka sesuai dengan aturan sistematis yang disepakati oleh Uni Internasional Kimia Murni dan Terapan. Dengan melampirkan awalan dan sufiks pada nama struktur akar yang sesuai, karakter kelompok substituen atau modifikasi struktural lainnya ditunjukkan. Awalan dan sufiks menyertakan angka, yang disebutpenduduk setempat, menunjukkan posisi dalam kerangka karbon di mana modifikasi terjadi, dan, jika perlu, orientasi substituen ditampilkan sebagai α- atau β-. Atom karbon pada posisi 3, misalnya, disebut sebagai C3; gugus hidroksil yang melekat pada C3 disebut sebagai gugus 3-OH atau, lebih khusus, sebagai gugus 3α-OH atau 3β-OH. Selain perbedaan dalam rincian nukleus steroid, berbagai kelas steroid dibedakan oleh variasi dalam ukuran dan struktur kelompok atom (rantai samping) yang terpasang di posisi 17. Untuk penggunaan yang tidak ambigu dari nama-nama struktur dasar steroid, orientasi (α atau β) hidrogen pada C5 harus ditentukan. Jika tidak ada modifikasi lain yang ditunjukkan, nukleus diasumsikan seperti yang ditunjukkan pada 2 dan 3, kecuali dalam cardanolides dan bufanolides;

Untuk singkatnya diskusi dan nomenklatur sepele , sejumlahawalan sering dilampirkan, dengan locants, ke nama-nama steroid untuk menunjukkan modifikasi spesifik struktur. Selain notasi kimia biasa untuk kelompok substituen yang menggantikan atom hidrogen (misalnya, metil, kloro-, hidroksi-, okso-), awalan berikut ini biasanya digunakan: dehidro- (kekurangan dua atom hidrogen dari posisi yang berdekatan); dihydro- (memiliki dua atom hidrogen tambahan di posisi yang berdekatan); deoxy- (gugus hidroksil digantikan oleh atom hidrogen); epi- (berbeda dalam konfigurasi atom karbon yang terikat pada dua atom karbon lainnya); iso- (berbeda dalam konfigurasi atom karbon yang terikat pada tiga atom karbon lainnya); nor- (kurang satu atom karbon); homo- (memiliki satu atom karbon tambahan); cyclo- (dengan ikatan antara dua karbon yang biasanya tidak disatukan);

Bergantung pada jumlah dan karakter kelompok fungsionalnya, molekul steroid dapat menunjukkan reaktivitas yang beragam . Selain itu, reaktivitas gugus fungsional bervariasi sesuai dengan lokasinya di dalam molekul (misalnya, ester mudah dibentuk oleh gugus 3-OH tetapi hanya dengan kesulitan oleh gugus 11β-OH). Properti steroid yang penting adalah polaritas yaitu, kelarutannya dalam pelarut yang mengandung oksigen (misalnya, air dan alkohol ) daripada pelarut hidrokarbon (misalnya, heksana dan benzena ). Kelompok hidroksil, ketonik, atau terionisasi (yang mampu terdisosiasi untuk membentuk partikel bermuatan listrik) dalam molekul steroid meningkatkan polaritasnya hingga batas yang sangat dipengaruhi oleh pengaturan spasial atom dalam molekul.

Sterol dan asam empedu

Steroid yang paling umum berlimpah adalah sterol, yang terjadi pada semua jaringan hewan , tanaman hijau dan jamur seperti ragi . Bukti adanya steroid pada bakteri dan ganggang biru-hijau primitif saling bertentangan. Sterol utama dari sebagian besar jaringan disertai dengan jejak prekursornya lanosterol pada hewan dan sikloartenol pada tanaman dan perantara antara senyawa senyawa ini dan produk sterol utama mereka. Dalam mamalia kulit salah satu prekursor dari kolesterol , 7-dehydrocholesterol, diubah oleh sinar ultraviolet matahari menjadi cholecalciferol ,vitamin D ₃ , yang mengontrol pengapuran tulang dengan mengatur penyerapan usus kalsium . Rakitis penyakit , yang merupakan hasil dari kurangnya paparan sinar matahari atau kurangnya asupan vitamin D , dapat diobati dengan pemberian vitamin atau turunan yang sesuai dari ergosterol, ergocalciferol (vitamin D ₂ ).

  

Hormon seks

Steroid yang memiliki cincin fenolik A (yaitu, mereka di mana cincin Aadalah aromatik dan dikenakan kelompok hidroksil) adalah di mana-mana produk dari ovarium dari vertebrata hewan. Ini adalah Estrogen , dimana estradiol adalah yang paling kuat. Mereka memelihara jaringan reproduksi wanita dalam kondisi yang berfungsi penuh, meningkatkan kondisi kesiapan estetis untuk kawin, dan merangsang perkembangan kelenjar susu dan karakteristik feminin lainnya. Steroid estrogen telah diisolasi dari urin mamalia betina hamil dari banyak spesies, termasuk manusia, dari jaringan plasenta dan adrenal, dan, secara tak terduga, dari testis dan urin kuda jantan. jaringan vertebrata ovarium bahwa bentuk-bentuk berikut ovulasi (pelepasan sel telur matang dari ovarium), menghasilkan progesteron dan turunannya. Progesteron juga disekresi oleh adrenal dan plasenta. Progesteron, dalam kombinasi dengan estrogen , mengatur metabolisme dari rahim untuk implantasi izin dan pengembangan selanjutnya dari dibuahi ovum pada mamalia. Pada burung , estrogen dan progesteron merangsang perkembangan saluran telur dan sekresi albuminnya . Estrogen dan progesteron menekan ovulasi; fakta ini adalah dasar dari tindakan obat-obatan antifertilitas steroid ( lihat di bawah ini tindakan farmakologis steroid: kontrasepsi steroid ). Estrogen dan progesteron terjadi secara primitif invertebrata , tetapi fungsinya pada hewan-hewan itu tidak jelas. Pada vertebrata jantan androgen steroid yang disekresi oleh testis mempertahankan spermatogenesis dan jaringan saluran reproduksi.

Steroid serangga, jamur dan organisme lain
Bidang yang semakin diminati adalah peran steroid dalam reproduksi , pengembangan, dan pertahanan diri organisme seperti serangga. Serangga dan krustasea menghasilkan ecdysones, hormon steroid yang mempromosikan molting dan perkembangan karakteristik orang dewasa.

Steroid juga terjadi pada jamur . Misalnya, pada jamur akuatik Achlya bisexualis , steroidantheridiol (12) betina merangsang pembentukan gamet jantan .

Banyak tanaman, terutama pakis dan tumbuhan runjung , mengandung steroid yang dapat melindunginya terhadap beberapa serangga pemangsa, meskipun fungsi ini tidak ditetapkan. Progesteron, 11-deoksikortikosteron, dan steroid terkait tanpa fungsi endokrin yang diketahui pada serangga dilepaskan ke dalam air oleh beberapa spesies kumbang air untuk mengusir ikan predator, dan teripang (Holothuroideae) menghasilkan holothurinogenins , sekelompok turunan lanosterol yang beracun bagi jaringan saraf. Contoh holothurinogenin (13) ditunjukkan di sini.

Cardanolide dan bufanolide derivatif, ditemukan dalam banyak tanaman dan di kulit kodok , menyebabkan muntah, gangguan visual, dan memperlambat jantung pada vertebrata dan pencegah kuat untuk predator. Burung dan pemangsa lainnya secara naluriah menghindari belalang dan kupu - kupu tertentu yang menyimpan cardenolides dari tanaman tempat mereka makan. Kulit katak racun , Phyllobates aurotaenia, menghasilkan alkaloid yang mematikan ,batrachotoxin (14), yang digunakan oleh masyarakat suku sebagai racun panah. Kulit salamander mengeluarkan alkaloid beracun yang sebanding samandarin (15).

Banyak alkaloid steroid terjadi pada tanaman, tetapi fungsinya, seperti fungsi steroid saponin , tidak diketahui. Ada kemungkinan bahwa rasa dari banyak senyawa ini menghalangi hewan penggembalaan atau menarik spesies serangga tertentu ke tanaman .

Permasalahan:

1. Pada struktur steroid kan terdapat Cis dan Trans yang ingin saya tanyakan coba anda jelaskan spesifik keberadaan gugus cis dan trans itu letaknya dimana serta gugus alfa yang berada ada steroid ini apa ada hubungannya dengan gugus alfa pada monosakarida?
2. Coba anda jelaskan gugus-gugus yg seperti apa yg dapat dipakai sebagai dasar untuk penentuan konfigurasi ruang dari steroid ?
3. Diketahui bahwa steroid itu mempunyai satu atau lebih gugus hidroksil tetapi Cincin atau lingkar pada sebagian besar steroid bukanlah lingkar aromatik. Yang ingin saya tanyakan tolong jelaskan pendapat anda dengan memberikan contoh sederhana tentang kerangka atau lingkar struktur kimia steroid lebih sepesifik pengikatan gugusnya itu berada dimana dengan contoh sederhana?