ISOPRENOIDY RNDr. Marta Najbertová

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Adresa školy Sokolovská 1638 IČO Operační program Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Registrační číslo CZ.1.07/1.1.28/ Označení vzdělávacího materiálu K_INOVACE_1.CH.26 Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Chemie Tematický okruh Vybrané chemické látky v prostředí kolem nás Zhotoveno Ročník Vyšší stupeň osmiletého gymnázia a čtyřleté gymnázium (RVP – G) Anotace Materiál je určen jako studijní materiál v předmětu chemie. Je zaměřen na obecnou charakteristiku, rozdělení, vlastnosti a popis zástupců funkčních derivátů karboxylových kyselin. Předpokládá zvládnutí teorie atomového obalu, chemické vazby a obecné chemie. Materiál je určen pro seminář chemie, lze jej využít i v hodinách chemie.

Isoprenoidy – obecná charakteristika Isoprenoidy představují rozsáhlou skupinu přírodních látek, nejčastěji rostlinného původu. Z chemického hlediska nejednotná skupina, charakter alkoholů, aldehydů, ketonů. Základní strukturální jednotkou je 2-methyl-buta-1,3-dien (isopren). V organismech syntetizovány přes acetylkoenzym A. n

Isoprenoidy – rozdělení Isoprenoidy TerpenoidySteroidy Monoterpeny Seskviterpeny Diterpeny Triterpeny Tetraterpeny Polyterpeny Steroly Žlučové kyseliny Steroidní hormony Srdeční glykosidy a saponiny

Terpenoidy - rozdělení Názvosloví – nesystematické názevpočet jednotekpočet atomů C Monoterpeny210 Seskviterpeny315 Diterpeny420 Triterpeny630 Tetraterpeny840 PolyterpenynC 5n Rozdělení – podle počtu isoprenových jednotek

Acyklické monoterpeny Geraniol – součást růžového oleje, základ pro syntézu cyklických monoterpenů. Trans isomer. Nerol – v oleji pomerančových květů, ve směsí s geraniolem výchozí látka pro syntézu citralu (citronová silice) a výchozí látka pro syntézu vitaminu A. Cis isomer.

Jonony (α, β, γ) – meziprodukty syntézy vitamínu A, surovina pro voňavkářství. Vzájemnou kombinací růžová vůně, fialková vůně. Průmyslově reakcí citralu s acetonem. Acyklické monoterpeny α jonon β jonon

Monocyklické monoterpeny Limonen – součást pomerančové a citronové silice Menthol – součást silice mátové – mírné antiseptické účinky

Bicyklické monoterpeny Pinen – součást terpentýnu – silice jehličnanů – antiseptické účinky. Kafr – při léčbě kloubních onemocnění, zánětů, výroba plastických hmot (celuloid).

Seskviterpeny Kyselina abscisová – defoliační účinek, antagonista růstového hormonu auxinu, způsobuje „spavost“ pupenů a semen. Zvýšený transport z kořenů do nadzemních částí vede k uzavírání průduchů.

Guajazulen – součást heřmánkové silice – antiseptické a epitelizační účinky. Seskviterpeny Použití v ORL, dermatologii, oftalmologii.

Diterpeny Fytol – součást chlorofylu – jeho lipofilní charakter umožňuje ukotvení chlorofylu na membráně thylakoidů. Výchozí látka pro syntézu vitamínu K a E.

Diterpeny Kyselina giberelová – růstový hormon rostlin – prodlužovací růst dělením buněk s následným zvětšením objemu, indukuje kvetení. Umožňuje klíčení semen.

Vitamín A 1 – prekurzor fotopigmentů oční sítnice – nedostatek šeroslepost. Růstový faktor epitelů – nedostatek způsobuje vysychání pokožky a její odlupování. U oční rohovky i její rozpad. Diterpeny

Triterpeny Skvalen – i živočišného původu, složka biologických membrán, meziprodukt syntézy cholesterolu a steroidních sloučenin. V současnosti zmiňována jeho negativní funkce jako aditiva v očkovacích přípravcích – podezření na spuštění autoimunitních odezev očkovaných.

Triterpeny Lanosterol – meziprodukt syntézy steroidů. Vzniká z acyklického skvalenu na endoplasmatickém retikulu. Získáván z ovčí vlny – využití v kosmetice jako hydratační a zvláčňující látka.

Tetraterpeny - karoteny Spolu s xantofyly řazeny do skupiny karotenoidů. Pomocná barviva fotosyntézy. Karoteny podle počtu a polohy dvojných vazeb červeně až žlutě zabarveny (různá intenzita). Jsou rozpustné v tucích. Provitamíny vitamínů skupiny A. Karoten α, β, γ. Lykopen. β karoten

Tetraterpeny - xantofyly Hydroxy, oxo a karboxy deriváty karotenů – žluté až červené zabarvení. Lutein – žlutý (doprovází chlorofyl, žlutě zbarvené květy), zeaxantin – žlutý (obilniny), rubixanthin – oranžový (šípek), rhodoxanthin – červený (listy), astacin – červený (rak, humr), kapsanthin – červený (paprika). lutein

Polyterpeny Obsahují více jak 8 isoprenových jednotek. V rostlinách se vyskytují ve dvou významných strukturách: kaučuk (cis isomer, elastický) gutaperča (trans isomer)

Steroidy – obecná charakteristika Skupina biochemicky významných látek. Odvozené od cyklopentanoperhydrofenantrenu = steran, gonan. Syntéza přes isoprenoidy – acyklický skvalen, cyklizací lanosterol. Substituenty v různých polohách výrazně ovlivňují vlastnosti sloučenin. AB CD

Steroly - fytosteroly Syntetizovány rostlinami, asi 200 zástupců – ß-sitosterol, kampesterol a stigmasterol. Předpokládá se pozitivní účinek na hladinu cholesterolu. Ergosterol – u hub (kvasinky) a rostlin prekurzorem vitamínu D 2, nezbytný pro permeabilitu membrány a aktivitu proteinkináz.

Steroly - zoosteroly Cholesterol – nezbytný pro syntézu a funkci biologických membrán, syntézu žlučových kyselin a steroidních hormonů, ozářením UV vznik vitamínu D 3. Celková hmotnost cholesterolu 210 g, střevem denně mg. Koncentrace v krevní plazmě 4-7 mmol, resorpce střevem pouze doplněk biosyntézy. V krvi přenášen nosiči VLDL, LDL, HDL.

Steroly - zoosteroly Ekdyson – hormon bezobratlých – jeho samostatné působení navozuje u hmyzu přeměnu larvy přes kuklu na dospělce. Za současného působení juvenilního hormonu dojde pouze ke „svlékání“.

Žlučové kyseliny Produkovány játry, exkrece do tenkého střeva, v tlustém střevě zpětná resorpce. Vznikají z cholesterolu – jejich syntéza je jediná cesta jeho vyloučení z těla. Emulgují tuky, jsou nezbytné pro vstřebávání lipofilních vitamínů. Kyselina cholová, kyselina chenodeoxycholová.

Steroidní hormony Syntetizovány z acetylkoenzymu A přes triterpen skvalen na cholesterol – následná úprava. Rozdělení pohlavní hormony ženské mužské gestageny estrogeny androgeny hormony kůry nadledvin mineralokortikoidyglukokortikoidy

Gestageny Progesteron – produkován Corpus luteum, od druhé třetiny gravidity placentou. Zvyšuje proliferaci sliznice dělohy, zastavuje menstruační cyklus, stimuluje vývoj mléčné žlázy, meziprodukt syntézy ostatních steroidů. Progestiny- syntetické gestageny, využívány jako kontraceptiva.

Estrogeny Vývoj pohlavních orgánů a sekundárních pohlavních znaků, snížení aktivity osteoklastů, proteoanabolický efekt a zvyšují koagulaci. Zajímavé je použití při terapii karcinomu prostaty. Ovaria – 17-β-estradiol Placenta – estriol; tuková tkáň, nadledviny, ovaria- estron.

Androgeny Testosteron – proteoanabolický efekt (anabolika), maskulinizace embrya, sekundární pohlavní znaky, spermatogeneze, rozložení tukových zásob, agresivita. Produkovány v testes. Dihydrotestosteron – 10x účinější.

Glukokortikoidy Proteokatabolický účinek - stimulace glukoneogeneze – mobilizace aminokyselin, stimulace lipolýzy, inhibice vstupování glukózy do buněk. Protizánětlivý, protialergický a imunosupresivní účinek. Kortisol a kortikosteron.

Mineralokortikoidy Zvýšená zpětná resorpce (retence) Na + v ledvinách výměnou za K + a H +, retence Na + v extracelulární tekutině se vznikem otoků. Aldosteron

Syntetické kortikoidy Vystupňován jejich imunosupresivní účinek – léčba autoimunitních chorob a alergických stavů, potlačení tvorby protilátek. Neléčí příčiny, ale následky. Po vysazení možný návrat potíží. Paradoxně vyřazením imunitního systému zvyšují náchylnost k infekcím. Vzhledem k jejich mineralo a glukokortikoidnímu účinku mohou při dlouhodobém užívání snižovat syntézu vlastních hormonů kůry nadledvin – možné metabolické poruchy (Cushingův syndrom, přerozdělení tuku, osteoporóza, cukrovka, vysoký krevní tlak)…. Triamcinolon, Hydrokortison, Prednison, Prednisolon.

Syntetické kortikoidy Za mineralokortikoidní aktivitu odpovídá volná nebo esterifikovaná OH skupina na C 21, CO skupina na C 18 zvyšuje. Za glukokortikoidní aktivitu odpovídá β OH skupina na C 11, případně na stejném C oxoskupina. Substitucí na uhlících C 6, C 9, C 16 a C 17 v polohách α se výrazně zvýší protizánětlivý účinek. Jedním ze substituentů je obvykle halogen, čím nižší protonové číslo, tím výraznější účinek. Dalším ze substituentů je kyslík v podobě hydroxylu nebo karbonylu, případně methylová skupina.

Srdeční glykosidy Obsahují glykosidicky vázaný steranový kruh na cukernou složku. Používají se k posílení srdeční kontraktility. Digoxin, digitoxin (bradykardický – snižuje tepovou frekvenci), strofantin, bufotoxin.

Saponiny Z hlediska chemického složení obsahují na cukerné složce glykosidicky vázanou lipofilní sapogeninovou složku – buď steroid nebo triterpen. Steroidní saponiny výchozí surovinou pro syntézu steroidních hormonů. Triterpenické saponiny – expektorans, diuretika, mírné antibiotické a protizánětlivé účinky, hojivé účinky, zvyšují srážlivost krve. Lékořice lysá, prvosenka jarní, jírovec maďal, přeslička rolní, krvavec toten, mydlice lékařská, divizna. Vzhledem k lipofobní a lipofilní části molekuly snižují povrchové napětí – způsobují hemolýzu červených krvinek.

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu. Zdroje a literatura 1. Izoprenoidy. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: 2. ŠETLÍK, SEIDLOVÁ, ŠANTRŮČEK. Fyziologie rostlin: Regulace růstu - fytohormony. In: Kebr.prf.jcu.cz [online]. [cit ]. Dostupné z: Glukokortikoidy. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z:

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu. Zdroje a použitá literatura 1. MATOUŠ, Bohuslav. Základy lékařské chemie a biochemie. 1. vyd. Praha: Galén, c2010, xv, 540 s. ISBN MCMURRY, John. Organická chemie. Vyd. 1. V Brně: VUTIUM, xxv, 1176, 61, 31 s. Překlady vysokoškolských učebnic; sv. 2. ISBN Doc. RNDr. PhMr. Bohuslav Melichar, CSc., Chemická léčiva. 3. přepracované vydání. Praha: Avicenum, zdravotnické nakladatelství, n. p., 1987, 992 s. 4. JAN MUSIL. Biochemie v obrazech a schématech. II., zcela přepracované vydání. Praha: Avicenum, PACÁK, Josef. Stručné základy organické chemie. 1. vydání. Praha: SNTL-Nakladatelství technické literatury, Řada chem. literatury. 6. Fotografie a vzorce z vlastní databáze autora. Vytvořeny programy ACD FREE 12, Snagit