Cholesterol: Rozdiel medzi revíziami
Značky: sekcia Referencie vizuálny editor |
dokončenie biosyntézy Značky: sekcia Referencie vizuálny editor |
||
| Riadok 5: | Riadok 5: | ||
== Výskyt == |
== Výskyt == |
||
Cholesterol sa nachádza v [[cytoplazmatická membrána|bunkovej membráne]] eukaryotických buniek. V ľudskom tele sa nachádza vo všetkých tkanivách vrátane [[krv]]i buď voľný alebo estericky viazaný s vyššou karboxylovou kyselinou. Voľný cholesterol sa zúčastňuje na stavbe bunkových stien. Väčšina telesného cholesterolu nepochádza zo stravy, ale syntetizuje sa priamo v organizme. Najväčšia koncentrácia cholesterolu je v [[tkanivo|tkanivách]], kde sa cholesterol syntetizuje ([[pečeň]]), alebo kde sa nachádzajú pevnejšie bunkové membrány ([[mozog]], [[miecha]]). |
Cholesterol sa nachádza v [[cytoplazmatická membrána|bunkovej membráne]] '''eukaryotických buniek'''. V ľudskom tele sa nachádza vo všetkých tkanivách vrátane [[krv]]i buď voľný alebo estericky viazaný s vyššou karboxylovou kyselinou. Voľný cholesterol sa zúčastňuje na stavbe bunkových stien. Väčšina telesného cholesterolu nepochádza zo stravy, ale syntetizuje sa priamo v organizme. Najväčšia koncentrácia cholesterolu je v [[tkanivo|tkanivách]], kde sa cholesterol syntetizuje ([[pečeň]]), alebo kde sa nachádzajú pevnejšie bunkové membrány ([[mozog]], [[miecha]]). |
||
Cholesterol je známy v súvislosti s kardiovaskulárnymi ochoreniami spojenými so zvýšenou hladinou [[lipoproteín]]ov v krvi ([[ateroskleróza]], [[hypercholesterolémia]]). |
Cholesterol je známy v súvislosti s kardiovaskulárnymi ochoreniami spojenými so zvýšenou hladinou [[lipoproteín]]ov v krvi ([[ateroskleróza]], [[hypercholesterolémia]]). |
||
| Riadok 38: | Riadok 38: | ||
[[Ketón]] [[3-oxo-4-metylzymosterol]] ('''10''') musí byť zredukovaný na [[sekundárny alkohol]] [[4α-methyl-cholesta-8,24-dien-3β-ol]] ('''11''') pomocou [[Steroid-3-oxoreduktáza|steroid-3-oxoreduktázy]], aby sa mohla byť odstránená aj tretia metylová skupina.<ref name=":1" /> |
[[Ketón]] [[3-oxo-4-metylzymosterol]] ('''10''') musí byť zredukovaný na [[sekundárny alkohol]] [[4α-methyl-cholesta-8,24-dien-3β-ol]] ('''11''') pomocou [[Steroid-3-oxoreduktáza|steroid-3-oxoreduktázy]], aby sa mohla byť odstránená aj tretia metylová skupina.<ref name=":1" /> |
||
'''3. štiepenie σ-väzby C31-C4''' |
'''3. štiepenie σ-väzby C31-C4''' |
||
| Riadok 45: | Riadok 44: | ||
==== Druhá časť: premena zymosterolu na cholesterol ==== |
==== Druhá časť: premena zymosterolu na cholesterol ==== |
||
[[Zymosterol]] ('''16''') ako produkt odštiepovania metylových skupín z lanosterolu ('''1''') vstupuje do druhej časti premeny, ktorá začne migráciou dvojitej väzby katalyzovanej Δ<sup>8</sup>-Δ<sup>7</sup>-sterolizomerázou, čím vznikne izomér zymosterolu: lantosterol ('''17'''). Pôsobením sterol-Δ<sup>24</sup>-reduktázy sa zredukuje dvojitá väzba na bočnom uhľovodíkovom reťazci lantosterolu, čím sa získa latosterol ('''18'''). Po tomto redukčnom ktorku nasleduje oxidačný krok katalyzovaný Δ<sup>7</sup>-sterol-Δ<sup>5</sup>-desaturázou, ktorá vytvorí konjugovanú dvojitú väzbu k už existujúcej dvojitej väzbe, a vznikne [[7-dehydrocholesterol]] ('''19'''), z ktorého [[Fotolýza|fotolýzou]] pôsobením slnečného žiarenia vzniká [[cholekalciferol]] - [[Vitamín D|vitamín D<sub>3</sub>]].<ref name=":2" /> Pri syntéze cholesterolu však 7-dehydrocholesterol ('''19''') podľahne reakcii |
[[Zymosterol]] ('''16''') ako produkt odštiepovania metylových skupín z lanosterolu ('''1''') vstupuje do druhej časti premeny, ktorá začne migráciou dvojitej väzby katalyzovanej Δ<sup>8</sup>-Δ<sup>7</sup>-sterolizomerázou, čím vznikne izomér zymosterolu: lantosterol ('''17'''). Pôsobením sterol-Δ<sup>24</sup>-reduktázy sa zredukuje dvojitá väzba na bočnom uhľovodíkovom reťazci lantosterolu, čím sa získa latosterol ('''18'''). Po tomto redukčnom ktorku nasleduje oxidačný krok katalyzovaný Δ<sup>7</sup>-sterol-Δ<sup>5</sup>-desaturázou, ktorá vytvorí konjugovanú dvojitú väzbu k už existujúcej dvojitej väzbe, a vznikne [[7-dehydrocholesterol]] ('''19'''), z ktorého [[Fotolýza|fotolýzou]] pôsobením slnečného žiarenia vzniká [[cholekalciferol]] - [[Vitamín D|vitamín D<sub>3</sub>]].<ref name=":2" /> Pri syntéze cholesterolu však 7-dehydrocholesterol ('''19''') podľahne redukčnej reakcii katalyzovanej '''Δ<sup>7</sup>-sterolreduktázou''', ktorá vytvorí cholesterol.<ref name=":1" /> |
||
== Degradácia cholesterolu == |
== Degradácia cholesterolu == |
||
Verzia z 16:49, 11. marec 2021
Cholesterol je lipid zo skupiny steroidov. Sumárny vzorec je C27H45OH. Jeho názov pochádza z gréčtiny: chole znamená žlč a stereos znamená pevný, pretože cholesterol prvýkrát izolovali zo žlčových kameňov.
Cholesterol je životne dôležitá látka, ktorá je súčasťou bunkových membrán, nervových obalov, steroidných hormónov a žlčových kyselín.
Výskyt
Cholesterol sa nachádza v bunkovej membráne eukaryotických buniek. V ľudskom tele sa nachádza vo všetkých tkanivách vrátane krvi buď voľný alebo estericky viazaný s vyššou karboxylovou kyselinou. Voľný cholesterol sa zúčastňuje na stavbe bunkových stien. Väčšina telesného cholesterolu nepochádza zo stravy, ale syntetizuje sa priamo v organizme. Najväčšia koncentrácia cholesterolu je v tkanivách, kde sa cholesterol syntetizuje (pečeň), alebo kde sa nachádzajú pevnejšie bunkové membrány (mozog, miecha).
Cholesterol je známy v súvislosti s kardiovaskulárnymi ochoreniami spojenými so zvýšenou hladinou lipoproteínov v krvi (ateroskleróza, hypercholesterolémia).
Biosyntéza cholesterolu
Cholesterol je neesenciálna zložka potravy človeka, t.j. nemusí byť prijímaný v potrave, pretože organizmus disponuje schopnosťou syntézy cholesterolu z intermediátu metabolizmu, ktorým je acetylkoenzým A čiže cholesterol vzniká z kyseliny octovej.[1]
Od lanosterolu ku cholesterolu
Lanosterol (1) sa premieňa na cholesterol v sekvencií 19 krokov, ktorá si vyžaduje deväť rôznych enzýmov, pričom 2 z nich katalyzujú viaceré kroky (oxidácie metylových skupín: metyl (alkán) → hydroxymetyl (alkohol) → formyl (aldehyd) → karboxylová skupina → oxid uhličitý/formiát). Tri metylové skupiny lanosterolu (C30, C31 a C32) sa oxidujú a sú odstránené ako formiát (kyselina mravčia), respektíve ako oxid uhličitý.[2]
Premenu lanosterolu (1) na cholesterol môžeme rozdeliť na dve časti:
- prvá časť: odstránenie troch metylových skupín naviazaných na uhlík C4 a C14. Produktom prvej časti je zymosterol (16).
- druhá časť, v ktorej prebiehajú:
- izomerizácie, pri ktorých sa presúva dvojitá väzba v B-kruhu steránového jadra
- redukcia dvojitej väzby v bočnom reťazci medzi uhlíkmi C24-C25.
Významným intermediátom druhej časti je 7-dehydrocholesterol (19), z ktorého fotolýzou pôsobením slnečného žiarenia vzniká cholekalciferol - vitamín D3.[3]
Prvá časť: odstránenie metylových skupín lanosterolu
1. štiepenie σ-väzby C32-C14
Ako prvá sa odstraňuje metylová skupina viazaná na C14 steránového jadra, ktorá tvorí uhlík C32. Najskôr prebieha hydroxylácia C32 metylovej skupiny lanosterolu (1) za vzniku hydroxymetylovej skupiny pomocou lanosterol-14α-demetylázy, ktorá katalyzuje oxidáciu uhlíka C32 až po štiepenie väzby uhlík-uhlík: C32-C14. Oxidácia primárneho alkoholu 3β-hydroxylanost-8-én-32-olu (2) na aldehyd 3β-hydroxylanost-8-én-32-ál (3) je nasledovaná oxidáciou aldehydu (3) Baeyerovou - Villigerovou oxidáciou za vzniku formylovaného alkoholu 14α-formyloxy-lanost-8-en-3β-olu (4), ktorý eliminačnou reakciou prejde na alkén cholestatrién (5), pri ktorej sa odštiepi uhlík C32 vo forme formiátu (HCOOH). Získaná dvojitá väzba sa redukuje na jednoduchá väzbu pomocou Δ14-sterolreduktázy, čím vznikne 14-demetyllanosterol (6).[2]
2. štiepenie σ-väzby C30-C4
14-demetyllanosterol (6) vstupuje do podobnej sekvencie oxidačných reackií ako lanosterol, pričom sa však oxiduje 4α-metylová skupina pôsobením sterol-4α-metyloxidázy. Produktom je karboxylová kyselina: 4β-metyl-4α-karboxycholesta-8,24-dien-3β-ol (9), ktorá dekarboxyluje, pričom súčasne dôjde ku:
- inverzii konfigurácie na dekarboxylovanom uhlíku C4: metylová skupina sa presunie na druhú stranu steránového jadra: získame 4α-metylovú skupinu, ktorá môže byť oxidovaná sterol-4α-metyloxidázou.
- oxidícii uhíka C3 premenou hydroxylovej skupiny na oxoskupinu.
Ketón 3-oxo-4-metylzymosterol (10) musí byť zredukovaný na sekundárny alkohol 4α-methyl-cholesta-8,24-dien-3β-ol (11) pomocou steroid-3-oxoreduktázy, aby sa mohla byť odstránená aj tretia metylová skupina.[2]
3. štiepenie σ-väzby C31-C4
Sekundárny alkohol 4α-methyl-cholesta-8,24-dien-3β-ol (11) nesie metylovú skupinu na C4 v správnej polohe (4α), preto sa stáva substrátom pre sterol-4α-metyloxidázu, ktorá zoxiduje aj druhú metylovú skupinu viazanú na uhlíku C4 za uvoľnenia oxidu uhličitého. Produktom sterol-4α-metyloxidázy je znova ketón: zymosterón (15), ktorý je zredukovaný na sekundárny alkohol pomocou steroid-3-oxoreduktázy, čím vznikne zymosterol (16).[2]
Druhá časť: premena zymosterolu na cholesterol
Zymosterol (16) ako produkt odštiepovania metylových skupín z lanosterolu (1) vstupuje do druhej časti premeny, ktorá začne migráciou dvojitej väzby katalyzovanej Δ8-Δ7-sterolizomerázou, čím vznikne izomér zymosterolu: lantosterol (17). Pôsobením sterol-Δ24-reduktázy sa zredukuje dvojitá väzba na bočnom uhľovodíkovom reťazci lantosterolu, čím sa získa latosterol (18). Po tomto redukčnom ktorku nasleduje oxidačný krok katalyzovaný Δ7-sterol-Δ5-desaturázou, ktorá vytvorí konjugovanú dvojitú väzbu k už existujúcej dvojitej väzbe, a vznikne 7-dehydrocholesterol (19), z ktorého fotolýzou pôsobením slnečného žiarenia vzniká cholekalciferol - vitamín D3.[3] Pri syntéze cholesterolu však 7-dehydrocholesterol (19) podľahne redukčnej reakcii katalyzovanej Δ7-sterolreduktázou, ktorá vytvorí cholesterol.[2]
Degradácia cholesterolu
Molekula cholesterolu je bohatá na redukované atómy uhlíka (podobne ako mastné kyseliny), preto by mohla byť zdrojom energie. Organizmy však nedisponujú enzýmami, ktoré by dokázali rozložiť cholesterol na oxid uhličitý a vodu za zisku energie uloženej v molekule cholesterolu. Z dôvodu, že syntéza cholesterolu je energeticky veľmi náročná, organizmus prísne reguluje biosyntézu cholesterolu (i.e. syntetizuje len minimálne množstvo cholesterolu) a jeho degradáciu.[1] Degradácia cholesterolu súvisí v jeho premenami na iné látky, ktoré majú svoj význam v organizme:
- žlčové kyseliny - cholesterol sa premieňa na žlčové kyseliny, ktoré vykonávajú enterohepatálny obeh, i.e. vylučujú sa ako súčasť žlče do duodena, odtiaľ putujú do tenkého čreva, odkiaľ sa spätne resorbujú do krvi, ktorou sa dostávajú späť do pečene, kde boli syntetizované z cholesterolu. Enterohepatálny obeh však nemá sto percentnú účinnosť a teda dochádza ku stratám žlčových kyselín. To sa považuje za hlavný proces, ktorým sa cholesterol (premený na žlčové kyseliny) vylučuje z organizmu.
- steroidné hormóny - cholesterol sa v endokrinných žľazách premieňa na steroidné hormóny, ktoré sú signalizačnými molekulami, ktoré musia byť degradované veľmi účinne a rýchlo po ukončení ich funkcie v organizme. Degradácia steroidných hormónov preto môže byť tiež považovaná za cestu, ktorou sa z tela vylučuje cholesterol vo forme degradačných produktov steroidných hormónov.[1]
Literatúra
- ↑ a b c KOLLÁROVÁ, MIKUŠOVÁ. Princípy biochémie v schémach a v príkladoch. 3. vyd. Bratislava : Univerzita Komenského Bratislava, 2014. ISBN 9788022336673. S. 164.
- ↑ a b c d e RISLEY, John M.. Cholesterol Biosynthesis: Lanosterol to Cholesterol. Journal of Chemical Education, 2002-03, roč. 79, čís. 3, s. 377. Dostupné online [cit. 2021-03-11]. ISSN 0021-9584. DOI: 10.1021/ed079p377. (po anglicky)
- ↑ a b Harperova biochemie. Praha : H & H, 2002. (Vyd. v ČR 4., V H & H 3.) Dostupné online. ISBN 80-7319-013-3.