Drs. I Gusti Agung Gede Bawa, M.Si.



Sejak lama orang telah mengetahui bahwa batu empedu

terdiri sebagian besar dari alkohol yang berwujud kristal putih

yang disebut kolesterol.

HO

A B

C D

kolesterol.

• Molekul kolesterol terdiri atas tiga lingkar enam (A, B, C)

yang tersusun seperti dalam fenantren dan sebuah lingkar

lima (D).

• Hidrokarbon tetrasiklik jenuh, yang terdiri atas 17 atom

karbon dan tersusun seperti sistem lingkar demikian disebut

1,2-siklopentanoperhidrofenantren.

1,2-siklopentanoperhidrofenantren.

• Kerangka karbon seperti ini, banyak ditemukan dalam

senyawa-senyawa bahan alam yang tergolong

steroid

.



Kerangka dasar karbon steroid adalah sebagai berikut :

R₃



Steroid memiliki inti siklopentanoperhidropenantren;

 1 molekul fenantren yang terhidrogenasi  1 cincin siklopentano

fenantren

perhidrofenantren

siklopentanoperhidrofenantren



Kerangka dasar karbon steroid adalah sebagai berikut :



Perbedaan structural pada steroid-steroid alam bergantung

pada beberapa factor ;

1.

panjang rantai karbon R

₁ R₁ R2 R₃ H C-19 (Androstan) C-21 (Pregnan) C-24 (Kolan) C-27 (Kolestan) C-28 (Ergostan) C-29 (Stigmastan) C-18 (Estran) O O C-23 (Kardanolida) O O C-27 (Spirostan)



Membedakan senyawa-senyawa dalam satu kelompok

HO HO

HO _HO

kolesterol ergosterol



Membedakan senyawa-senyawa dalam satu kelompok

Asam kolat Asam deoksikolat

Asam litokolat Asam senodeoksikolat

COOH HO OH OH COOH HO H OH COOH HO H H COOH HO OH H COOH H H H Asam kolanat



Kerangka dasar karbon steroid adalah sebagai berikut :



Perbedaan structural pada steroid-steroid alam bergantung

pada beberapa factor ;

1.

panjang rantai karbon R

₁

R₁ R2

R₃

2.

gugus fungsi yang terdapat pada inti, R

₁

, R

₂

dan R

₃

3.

konfigurasi dari pusat-pusat asimetris pada kerangka dasar

karbon.

A B C D CH₃ H H H CH_{3 R} H B C D CH₃ H H CH_{3 R} H A H 1 2 3 4 ₅ 6 ₇ 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

A/B trans (deret 5) A/B cis (deret 5)

• Dengan menggunakan model molekul akan segera terlihat bahwa molekul steroid relatif datar (planar)

• Berdasarkan hal ini, atom atau gugus yang terikat pada inti molekul dapat dibedakan atas dua jenis yaitu atom / gugus berkonfigurasi 

dan atom atau gugus berkonfigurasi   Variasi konformasi :

1. A/B trans atau A/B cis ini melahirkan senyawa deret 5 atau 5

2. B/C trans

 Sebagaimana senyawa organik lainnya, tata nama sistematik dari steroid (menurut IUPAC), didasarkan pada struktur dari hidrokarbon steroid tertentu.

• Nama hidrokarbon steroid itu ditambahi awalan atau akhiran yang menunjukkan jenis substituen. Sedangkan posisi substituen itu

ditunjukkan oleh nomor atom karbon dimana substituen itu terikat. • Untuk maksud ini, penomoran atom karbon dalam molekul steroid

adalah sebagai berikut :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ₁₅ 16 17 18 19 R A B C D CH₃ CH_{3 R} 1 2 3 4 ₅ 6 ₇ 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

• Berdasarkan struktur umum steroid di atas, maka jenis-jenis hidrokarbon induk dari steroid adalah sebagai berikut :

Nama

Jumlah atom C

Jenis rantai samping (R)

Androstan

C19

H

Pregnan

C21

CH

2

CH

3

Kolan

C24

CH(CH

₃

)(CH

₂

)

₂

CH

₃

Kolestan

C27

CH(CH

₃

)(CH

₂

)

₃

CH(CH

₃

)

₂

Ergostan

C28

CH(CH

3

)(CH

2

)

2

CH(CH

3

)CH(CH

3

)

2

Stigmastan

C29

CH(CH

₃

)(CH

₂

)

₂

CH(C

₂

H

₅

)CH(CH

₃

)

₂ Hidrokarbon induk yang lain adalah :

O O O O 20 21 22 23 20 21 2223 24 25 26 27

• Dalam nama sistematik steroid, konfigurasi atom C-5 harus

ditunjukkan oleh awalan 5 atau 5, kecuali bila atom itu berikatan rangkap.

• Dalam pemberian nama steroid, jenis substituen ditunjukkan sebagaimana lazimnya berlaku, yakni memberikan awalan atau akhiran pada nama hidrokarbon induk.

• Posisi dari substituen harus ditunjukkan oleh nomor dari atom karbon dimana ia terikat.

• Konfigurasi dari substituen ditunjukkan pula dengan huruf-huruf 

atau  (bila diketahui) atau  (bila tidak diketahui).

Contoh :

CH₃ CH2CH3 H H CH₃ CH₃ H CH₃ HO

CH₃ H CH₃ HO OH O _CH 3 CH₃ HO Kolest-5-en-3-ol 3, 15 -dihidroksi-5 -androstan-17-on CH₃ H CH₃ HO CH₃ HO OH OH COOH O Asam 3, 7, 12 -trihidroksi- 5-kolan-24-at 3-hidroksiestran-1,3,5(10)- trien-17-on

CH₃ CH₃ CH₃ O C=O OH O CH₂OH CH₃ O _OH 17-Hidroksiandrost-4-en-3-on 17, 21 -dihidroksipregn-4-en-3,11,20-trion

• Steroid dapat dikelompokkan berdasarkan efek

fisiologis-nya, sehingga kita mengenal kelompok :

– Sterol

– Asam-asam Empedu

– Hormon Steroid

– Ecdison

 Steroid-steroid alam, diturunkan lewat sederetan transformasi kimia dari dua senyawa induk yaitu lanosterol dan sikloartenol.

 Tahap awal biosintesis adalah umum untuk semua senyawa

steroid alam yang berlangsung dari asam asetat sampai lanosterol (sikloartenol) melalui asam mevalonat dan skualen.

 Secara umum telah dikenali bahwa semua steroid pada hewan bersumber dari lanosterol, sedangkan sikloartenol adalah

precursor dari steroid-steroid yang terdapat pada tumbuh-tumbuhan.

 Dasar deduksi ini bersandarkan pada tiga fakta yaitu : 1. Penggabungan sikloartenol menjadi fitosteroid

2. Jumlah yang besar dari sikloartenol ditemukan pada tumbuhan dan jarang ditemukan lanosterol pada tumbuhan

3. Ketidakmampuan hati menggunakan sikloartenol dari pada lanosterol untuk mensintesis kolesterol dan turunan-turunan steroid yang lain.

 Sterol-sterol alam memiliki kerangka ; kolestan, ergostan atau stigmastan.

Kolestan (C-27)

Ergostan (C-28)

 Sterol-sterol ini biasanya membawa gugus hidroksil pada posisi 3 dan ikatan rangkap dua pada posisi 5(6)

HO Kolesterol HO Sitosterol HO Stigmasterol HO Ergosterol

1. zoosterol (dari hewan khususnya vertebrata);

 Bergantung pada sumbernya, sterol-sterol alam dikelompokan

menjadi :

2. phytosterol (dari tumbuhan); 3. mycosterol (fungi);

4. marine sterol (organisme laut, invertebrate terutama sponge).

Ad. 1. Zoosterol

 Cholesterol adalah jenis zoosterol yang ada dalam jaringan hewan dalam jumlah antara 0,05 – 5%.

 Pada otak manusia kolesterol sekitar 17% dari berat padat.  Biosintesis cholesterol telah dipelajari pada hati tikus,

termasuk fraksi subselulernya, seperti pada mikrosom hepatic dan juga dengan preparasi enzim.

 Cholesterol muncul dari lanosterol, yang berbeda hanya pada hilangnya gugus metil pada C₄ dan C₁₄; ikatan rangkap dua pada posisi 5(6) bukan pada 8(9) dan jenuhnya rantai samping isooktil  Transformasi dalam konversi lanosterol menjadi kolesterol,

diawali dengan hidrogenasi ikatan rangkap rantai samping. 1. Hidrogenasi ini sangat bervariasi :

 dalam beberapa kasus hidrogenasi terjadi diawal reaksi, sedangkan

pada otak manusia contohnya, hidrogenasi ini pada akhir tahapan

 Hidrogen yang masuk pada C₂₄ muncul dari medium, sedangkan hidrogen

yang masuk pada C₂₅ berasal dari NADPH.

 Kehilangan gugus metil dari lanosterol umumnya berlangung dalam

tahapan 14-metil pertama-tama dieliminasi, kemudian 4-metil , akhirnya 4-metil.

 Gugus-gugus metil dieliminasi setelah dioksidasi sampai tingkat aldehid

untuk metil 14, dan asam karboksilat pada metil 4, sehingga dilepaskan asam formiat dan karbon dioksida.

 Oksidasi berlangsung secara bertahap (metil – alcohol 1o – aldehid – asam

karboksilat) dikatalisis seluruhnya oleh microsomal oksigenase.

 Dekarboksilasi akan berlangsung bila ada gugus keton tetangga berada

pada posisi  dari titik serangan . Jadi gugus OH pada C₃ dioksidasi

menjadi karbonil dan direduksi menjadi alcohol selama proses demetilasi.

2. Tahap selanjutnya adalah tahap demetilasi.

 Intermediate (2) tidak pernah diisolasi, menggambarkan bahwa

deformilasi berlangsung bersamaan dengan hilangnya ion hidrida dari posisi C₁₅.

 Reduksi dari diena (3) menjadi (4) berlangsung oleh serangan sebuah

proton dari medium pada posisi 15 dan ion hidrida dari NADPH pada posisi 14, dengan adisi trans.

 Atom hidrogen pertama yang hilang dalam isomerisasi (9) menjadi (10),

dimana reaksinya adalah prototropik dan berlangsung pertukaran proton dengan medium.

 Pembentukan diena (11) menyebabkan kehilangan dua proton ekstra

melalui suatu proses yang memerlukan oksigen.

3. Tahap Isomerisasi

5. Tahap Hidrogenasi

 Reduksi akhir dari ikatan rangkap 7(8) dalam diena (11) dipengaruhi oleh

NADPH, yang menstranfer sebuah ion hidrida ke dalam posisi 7, sedangkan hydrogen  muncul dari medium.

4. Tahap Dehidrogenasi

 Usaha untuk mendemonstrasikan proses hidroksilasi-dehidrasi tidak

berhasil. Oleh karena itu, diduga bahwa dehidrogenasi langsung oleh molekul oksigen, diaktivasi secara enzimatik.

HO HO H H HO CHO H H H HO H H HO H H H H HO COOH H H H H Lanosterol (1) (2) (3) (4) (5)

HO COOH H H H H O H H H H HO H H H H COOH O H H H H HO H H H H HO H H H H H (5) (6) (7) (8) (9) (10)

HO H H H H H H H HO H H H H H HO H H H H H H H Kolesterol (11) (10) Enz-X _ O=O (10) H H Enz-X O O _ Enz-X _ HO OH H2O2 O2

 Fitosterol yang paling umum adalah stigmasterol, yang melimpah terutama pada soya-beans (kacang kedelai) dan calabar seeds.

 Fitosterol diturunkan dari sikloartenol.

 Pembukaan cincin siklopropana kemungkinan terjadi setelah kehilangan

gugus 4-metil , sebelum kehilangan gugus 14-metil.

 Gugus 4-metil dieliminasi sebelum gugus 4-metil, dalam urutan yang

sama seperti ditemukan dalam biosintesis kolesterol.

sikloartenol orizanol C sikloeucalenol (12) (13) sitrostadienol HO HO HO HO HO HO stigmasterol -sitosterol HO HO

 Kerangka fitosterol mempunyai keanehan, yaitu mempunyai satu atau dua atom karbon lebih banyak dari kelompok kolestan.

 Kelebihan karbon ini terikat pada posisi 24 sebagai gugus metil atau metilen atau sebagai suatu gugus etil atau etiliden untuk menghasilkan struktur ergostan (C-28) dan stigmastan (C-29).  Tambahan atom karbon ini berasal dari metionin.

 Mekanisme single dan double metilasi mungkin mengikuti skema

dibawah ini, dimana atom karbon pertama yang ditambahkan pada ikatan rangkap 24(25) dan atom karbon kedua pada C₂₈ gugus metilen. Kehadiran ikatan rangkap pada rantai samping pada posisi jauh dari sisi kationik lebih sulit dijelaskan seperti pada (20) dan (21).

H H + (14) (15) (16) (17) CH₃ S+ CH₃ S+ (18) + (19) (20) (21) (22)

 Ergosterol adalah jenis mycosterol yang paling banyak, dan disintesis dalam jumlah banyak oleh yeasts.

 Asam eburikoat, memiliki kerangka trimetilergostan dan zymosterol adalah mycosterol yang lain.

 Senyawa ini sangat mungkin diturunkan dari lanosterol, seperti pada kolesterol; karena yeasts juga menghasilkan lanosterol.

HO Ergosterol

HO HOOC

 Beberapa sterol yang telah diisolasi dari invertebrata laut

termasuk kolesterol dan poriferasterol dari sponge, chalinasterol atau ostreasterol juga dari sponge, sea anemones (coelenterate) dan oyster (bivalve mollusks); stellasterol dari star-fish

(echinoderms); desmosterol dari crustaceae.

HO poriferasterol HO chalinasterol HO stellasterol HO _desmosterol

 Kolesterol dan Fitosterol dapat mengalami berbagai transformasi struktural pada tumbuh-tumbuhan, khususnya melibatkan rantai samping.

 Produk-produk yang dihasilkan dapat dikelompokkan menjadi dua

kelompok, yaitu :

 glikosida kardiotonik  saponin steroid.

 Nama senyawa ini mencerminkan kemampuannya menstimulasi jantung, sehingga sering juga disebut glikosida jantung.

 Pada hidrolisis asam atau enzimatik senyawa ini memberikan a-glikon, yang disebut “genin”.

 Genin-genin ini memiliki inti steroid biasa, namun rantai samping-nya khas, seperti :

 bentuk cincin butenolida pada a-glikon cardanolida,

contohnya : digoksigenin; HO H OH OH O O

 bentuk cincin 2-piron pada a-glikon scilladienolida atau bufadienolida,

contohnya : scillarenin;

 hanya dua atom karbon seperti dalam a-glikon digitanolida,

contohnya : diginigenin HO OH O O HO H O O O

 Molekul k-strophantosida yang merupakan komponen dari

Strophanthus kombe, merupakan salah satu glikosida kardiotonik

jenis cardanolida;

 Disamping cincin -lakton--tak jenuh; suatu gugus hidroksil tersier pada posisi 14; sambungan cis antara cincin A/B dan C/D;

sambungan trans cincin B/C (8-H dan 9-H);

 Suatu saat struktur yang aneh/ganjil juga ditemukan, seperti sambungan trans antara cincin A/B (5-H) atau cincin butenolida pada C₁₇ berorientasi  dan gugus hidroksil pada C₃ juga berorientasi

. CHO H OH O O H H -D-glukosa -D-glukosa-cimarosaO k-strophantosida

 Oksidasi substituent metil pada posisi C₁₀ pada kerangka steroid menjadi gugus alcohol atau aldehid adalah ciri khas kelompok cardanolida pada Strophanthus, sedangkan family Digitalis sering mempunyai gugus alcohol pada posisi C₁₂ dan C₁₆.

 Residu glikosida terikat pada posisi 3, yang tersusun dari 2 – 5 unit gula, seperti D-glukosa, L-ramnosa dan monosakarida jarang lainnya seperti digitokosa, digitalosa dan cimarosa.

CHO CH₂ CH₂ OCH₃ H OH H OH H digitokosa CHO C CH₃ H H₃CO H HO OH H digitalosa OH H CHO CH₂ CH₃ OCH₃ H OH H OH H cimarosa

 Glycosida cardanolida umum ditemukan dalam family tumbuhan

 Mereka mungkin berasal dari intermediate berkerangka pegnan (C-21), yaitu Pregnenolon, yang dia sendiri diturunkan dari

kolesterol atau fitosterol dengan proses yang hampir sama dengan yang terjadi pada vertebrata.

HO HO OH OH HO O COOH + kolesterol

 Progesteron secara spesifik dimasukkan ke dalam cardanolida, dimana dua atom karbon diperlukan untuk melengkapi cincin butenolida yang berasal dari suatu unit asetat.

 Skema biosintesis cardanolida yang mungkin ditunjukkan pada

Gambar dibawah untuk digitoksigenin.

HO R HO O O O kolesterol

(fitosterol) pregnenolon progesteron

O H HO O H HO OH COOH CH3 H HO OH O O digitoksigenin

 Scilladienolida tersebar terutama pada tumbuhan genus Scilla, juga disebut bufadienolida atau bufatenolida.

 Beberapa senyawa ini telah ditemukan dalam bentuk bebasnya

atau terkonyugasi/tersambung dengan suberylarginin, racun yang dieksresikan oleh kelenjar kulit dan parotid pada kodok/katak.  Suberylarginin terikat pada gugus 14-hidroksil, seperti dalam

bufotoksin yang diisolasi dari racun kodok eropa (Bufa vulgaris).  Selain cincin lakton, bufadienolida menunjukkan ciri struktur yang

sama seperti cardanolida.

Progesteron + "C-3" (?) (?) HO OR O O OCOCH3 R = H bufotalin OOC CH2)6 CONHCH (CH2)3 COOH NHC=NH NH2 R = suberylarginin bufotoksin

 Mekanisme pembentukan cincin 2-piron masih belum ditetapkan secara biogenetik, walaupun kolesterol nampak menjadi

intermediate wajib pada bufadienolida, baik dalam tumbuhan maupun dalam kodok.

 Seperti dalam cardanolida, cincin lakton akan terbentuk dalam tumbuhan mengikutti degradasi dari rantai samping isooktil memberikan turunan pregnan.

 Tiga atom karbon yang diperlukan untuk melengkapi cincin piron tidak muncul dari asam asetat, tetapi dari suatu unit C-3 yang belum diketahui.

 Turunan tertentu dari asam kolanat (cholanic acid) telah

ditemukan pada kodok yang bertindak sebagai precursor untuk bufadienolida dari pada turunan pregnan.

 Dalam hewan, semua karbon penyusun cincin -lakton akan muncul dari rantai samping kolesterol.

H H H H H COOH asam-5-kolanat

 Digitanolida tidak mempunyai aktivitas cardiotonik, baik a-glikonnya atau dalam bentuk konyugasinya dengan gula, yang merupakan ciri khas dari glikosida cardanolida;

 Namun, demikian mereka dibahas bersama-sama dengan

cardanolida dan scilladienolida, karena kesamaan strukturnya.  Digitanolida tidak memiliki cincin lakton.

 Seperti glikosida cardiotonik, saponin steroid terdiri dari aglikon steroid (sapogenin) terkonyugasi dengan suatu oligosakarida terikat melalui gugus hidroksil pada posisi 3.

O H OH O O O O O CH2 OH O -D-glukosa -D-glukosa -D-glukosa -L-ramnosa sarsaparillosida

 Oligosakarida yang umum terlibat adalah heksosa dan pentosa,

 Saponin berprilaku seperti sabun, dimana larutannya (dalam air) mudah membentuk busa/buih.

 Karena sifat ini dan sifat homolitiknya, saponin cukup beracun bagi hewan, jika masuk langsung ke dalam darah hewan, sedangkan tidak beracun bila dihirup.

 Ketertarikan secara ekonomik terhadap saponin steroid muncul dari pemakaian senyawa ini sebagai bahan baku untuk produksi (secara industry) hormon sex, corticosteroid dan turunan steroid umum lainnya.

 Sumber utama saponin adalah tumbuhan tinggi, khususnya dalam

 Kerangka karbon sapogenin adalah seperti sistem 5 atau 5-kolestan.  a-glikon yang diperoleh dari saponin yang sesuai melalui hidrolisis lembut

(mild hydrolysis), umumnya juga memiliki sambungan spiro yang khas yang terbentuk dari dua cincin heterosiklik: suatu tetrahidrofuran, cincin E dan suatu tetrahidropiran, cincin F.

 Cincin-cincin ini masuk pada atom karbon 16 dan 17 dari inti dan karbon-karbon dari rantai samping isooktil.

isosapogenin H [O] O O H H [O] O O H neosapogenin

 Kombinasi dari sistem cincin spiro dan inti colestan disebut struktur spirostan, yang menyatakan kerangka dasar dari semua sapogenin.

 Substituent metil pada C₂₅ dapat mengambil konfigurasi ekuatorial (25-sapogenin atau isosapogenin), seperti dalam diosgenin; atau posisi aksial (25-sapogenin atau neosapogenin), seperti dalam sarsasapogenin.

 Suatu gugus metilen suatu saat ada pada C₂₅, 25(27)-sapogenin seperti dalam 25(27)-gitogenin. O HO O H diosgenin O HO O H H sarsapogenin O HO O H HO 25(27)-gitogenin O O H H spirostan

 Secara biogenetik, ciri yang menarik dari senyawa ini adalah pembentukan sistem spirostan, atau bentuk terbukanya, seperti dalam sarsaparillosida. O H OH O O O O O CH2 OH O -D-glukosa -D-glukosa -D-glukosa -L-ramnosa sarsaparillosida

 Asal usul sapogenin dari kolesterol, dengan tak berubahnya (retention) semua atom karbon, secara eksperimental telah dikonfirmasi oleh eksperimen-eksperimen gabungan.

 Biosintesis iso- dan neosapogenin ditunjukkan dalam Gambar di bawah. Sedikit variasi dalam tumbuhan yang berbeda sangat mungkin, seperti diamati dalam pembentukan phytosterol.

isosapogenin H [O] O O H H [O] O O H neosapogenin

 Pembentukan neosapogenin melalui hidroksilasi metil yang diturunkan dari C₂ MVA dan isosapogenin melalui hidroksilasi dari C₆.

OH _OH

OH _O

OH

 Dalam semua hewan yang dipelajari, asam-asam empedu dan alcohol terbentuk dari kolesterol dalam hati, dimana mereka juga disambungkan dengan taurin dan glysin.

HO H R₁ R₂ CO X R₁, R₂, X = OH Asam kolat R₁= H, R₂, X = OH Asam deoksikolat R₁, R₂ = H, X = OH Asam litokolat R₂= H, R₁, X = OH Asam chenodesoksikolat Garam empedu X = NHCH₂COONa (Glysin) X = NHCH₂CH₂SO₃Na (Taurin)

 Garam-garam empedu dialirkan ke dalam intestine (usus) dimana

flora microbial melakukan transformasi kimia lebih lanjut pada inti steroid, seperti reduksi, hidroksilasi dll.

 Dalam mempelajari biosintesis asam-asam empedu, ada dua bagian yang dapat dibedakan, yaitu :

 Bagian pertama, metabolit kolesterol sebelum kontak dengan

intestinal flora;

 Bagian kedua, transformasi yang dilangsungkan oleh microbial flora seperti terjadi dalam usus (intestine).

 Dari titik pandang struktural, asam-asam empedu harus dapat

dipertimbangkan sebagai turunan 5-kolestan (atau koprostan, C-27).  Namun prakteknya, memakai asam 5-kolanat sebagai struktur dasar

penamaan asam-asam empedu.

H COOH H H H H Asam 5-kolanat

 Sering gugus hidroksil pada posisi 7 ditemukan, C3-hidroksil juga sering berorientasi , bandingkan dengan asam kolat dan 5-ciprinol.

 Ciri struktural ini dapat diterangkan dari rangkaian metabolik yang menghasilkan asam kolat dan kebanyakan asam-asam empedu primer.  Tahap pertama, selalu hidroksilasi kolesterol menjadi 7-hidroksi

koleterol (23), proses ini dalam mikrosom hati tikus menggunakan enzim 7-hidroksilase, yang juga memerlukan NADPH dan oksigen.

 Tahap selanjutnya, adalah oksidasi gugus hidroksil pada C₃

 Kemudian reduksi ikatan rangkap 5(6) dan gugus karbonil oleh serangan

ion hidrida. HO H OH OH OH OH COOH HO OH OH

Asam kolat 5-ciprinol

 Oksidasi molekul berlanjut pada C₁₂, dan C₂₆.

 Pemutusan oksidatif rantai samping

kolesterol HO HO OH O OH HO OH CH2OH H OH HO OH COOH H OH Reduksi 5(6) dan karbonil Hidroksilasi C12 dan 26 HO OH COSCoA H OH O HO OH H OH COSCoA CH₃CH₂COSCoA + +CoASH (23)

 Degradasi rantai samping kolesterol berlangsung melalui suatu proses yang analog dengan -oksidasi dari asam lemak jenuh.

 Tahap pertama, oksidasi menjadi gugus karboksilat dari salah satu metil

geminal pada C₂₅.

 Jika okidasi ini berhenti pada alkohol primer, karena tidak adanya suatu

hidrogenase, alkohol-alkohol empedu diperoleh.

 Asam empedu tanpa gugus hidroksil pada C₇ dihasilkan dari degradasi awal dari rantai samping kolesterol.

 Sebagai contoh, adalah asam litokolat , yang sebagian diturunkan dari rangkaian 26-hidroksikolesterol menjadi asam 3 -hidroksikolest-5-en-26-oat, kemudian menjadi asam litokolat.

 Mereka juga berasal dari mikrobial dehidroksilasi dari asam-asam 7 -hidroksi, seperti terjadi dalam pembentukan asam deoksikolat, yang merupakan asam empedu dan mungkin untuk beberapa asam litokolat diturunkan dari asam chenodesoksikolat .

 Garam-garam natrium dari asam empedu adalah larut dalam air

dan mempunyai sifat emulsi; mereka dapat menyerap lemak-lemak dan zat-zat yang tak larut dalam air, seperti senyawa karoten dan vitamin K dalam usus

 Hormon-hormon steroid biasanya dibagi menjadi empat (4)

kelompok yang berbeda dan masing-masing kelompok mempunyai struktur dan fisiologis yang mirip.

 Kelompok corticosteroid

 Kelompok gestogen

 Kelompok Androgen

 Deoxycorticosteron, corticosteron, aldosteron, dan cortisol

merupakan senyawa dari kelompok corticosteroid, yang memiliki gugus 3-keto dan 20-keto, ciri khas dari progesteron dan juga mempunyai gugus fungsi alcohol primer pada C₂₁ dan kadang-kadang suatu gugus hidroksil pada posisi 17 dan/atau 11.

 Hormon-hormon ini diuraikan oleh adrenal cortex, yang dapat

dipisahkan menjadi :

a. Glycocorticoid, seperti cotisol dan corticosteron , yang berfungsi pada metabolism karbohidrat dan menjaga glycemia normal.

b. Mineralocorticoid, seperti deoksicorticosteron dan aldosteron yang membantu mengontrol metabolism kation.

 Ciri biogenetik dari berbagai corticosteroid menunjukkan bahwa

transformasi masing-masing senyawa tidak berlangsung secara sama di seluruh suprarenal cortex;

 aldosteron secara eksklusif disintesis dalam bagian luar cortex (external part of cortex),

 cortisol dihasilkan pada bagian dalam (interior zone) dan,  corticosterone disintesis pada kedua zone ini.

 Fakta ini menunjukkan bahwa aktivitas reduksi 17-hidroxylase terjadi pada bagian luar cortex.

 Sintesis aldosterone berbeda dari sintesis glycocorticoid karena dia tidak distimulasi oleh ACTH.

HO O O C=O CH3 HO C CH3 OH H H pregnenolon progesteron pregnandiol O C=O CH2OH deoksicorticosteron O C=O CH3 OH O C=O CH3 HO O C=O CH2OH HO corticosteron O C=O CH3 HO OH O C=O CH2OH OH O CH2 C=O CH2OH HO HO O CH C=O CH2OH HO O O C=O CH2OH HO OH aldosteron cortisol

 Gestogen yang paling khas adalah progesteron, yang terbentuk dari pregnenolon oleh oksidasi dari gugus fungsi alkoholik

sekunder C₃ dan migrasi ikatan rangkap dari posisi 5(6) ke 4(5).  Corpus luteum, yang berkembang dari burst follicle (kantung

meledak) adalah suatu jaringan endokrin yang menghasilkan progesteron.

 Dua hormon gonadotropik dikenal dan dihasilkan anterior hypophysis.

 Follicle Stimulating Hormone (FSH), yang mendorong pendewasaan

(maturasi ) follicle dalam “ovary” dan spermatogenesis dalam “testicle”

 Interstitial Cell Stimulating Hormone (ICSH), juga disebut luteinising

hormone (LH) pada wanita, menentukan sekresi estrogen dalam follicle dan mengubah burst follicle menjadi corpus luteum. ICSH mendorong sekresi testosteron dari testicles.

 Kelompok androgen : testosteron, dehidroepiandrosteron (DHA) dan androstendion dihasilkan oleh jaringan interstitial dari

testicle dan oleh adrenal cortex.

 Ikatan C₁₇ dan C₂₀ terputus dari precursor progesterone dengan memasukkan gugus 17-hidroksil.

 Pemutusan dapat dibayangkan sebagai oksidasi jenis

Bayer-Villiger atau sebagai suatu proses yang melibatkan TPP.

 Hormon steroid jantan yang paling kuat adalah testosteron, dia dibentuk dalam testicle dan metabolit urinary yang paling umum adalah androsteron.

 Sintesis testosterone distimulasi oleh gonadotropin ICSH. Pada orang dewasa kira-kira 20 mg testosteron disekresikan setiap hari.

 Testosteron mempunyai beberapa fungsi fisiologis terutama menyebabkan perkembangan ciri seksual jantan, menambah anabolisme protein dan menstimulasi spermatogenesis.

 Androgen atau hormon sex jantan mempunyai kerangka androstan (C-19) dan membawa gugus fungsi oksigen pada C₁₇ menggantikan rantai samping. HO O O C=O CH3 progesteron pregnenolon HO C=O CH3 OH O C=O CH3 OH HO O HO OH O O O OH HO O H dehidroepiandrosteron

androstendion testosteron androsteron urin

 Kelompok estrogen : estron, estradiol , estriol dibiosintesis oleh

follicle, dalam jumlah kecil oleh adrenal cortex, dibawah aksi synergistic dari gonadotropin FSH dan LH.

 Biosintesis ketiga senyawa di atas digambarkan oleh Gambar di

bawah. Komplek multienzim yang mengkatalisis konversi

androstendion menjadi estron biasanya disebut aromatase : nama yang menekankan transformasi cincin A dari inti steroid menjadi cincin aromatic.

 Pelepasan gugus metil pada C₁₉ berlangsung pada keadaan aldehid,

 Reduksi lebih lanjut pada beberapa atom karbon ditemukan pada kerangka estran (C-18) yang merupakan ciri khas dari Estrogen atau hormon sex betina.

 Ciri khas dari struktur molekul-molekul ini adalah aromatisasi dari cincin A; hilangnya gugus metil pada C₁₉ dan gugus fungsi hidroksil fenolik pada C₃.

O O androstendion O O HOH2C O CH O O HO O HO OH HO OH OH

estradiol estron estriol

O2, N

ADPH -HCO

 Semua hormon-hormon steroid yang diturunkan dari kolesterol pada hewan, melalui jalur biosintesis yang tahap awalnya sama.  Ini adalah pemutusan oksidatif dari rantai isooktil pada ikatan

C₂₀/C₂₂ dan pemisahan rantai samping berlangsung dalam

berbagai bagian anatomi: seperti adrenal cortex; corpus luteum; gonad dll. HO HO OH OH HO O COOH + kolesterol

pregnenolon asam isokaproat

 Dalam setiap kasus pregnenolon dan asam isokaproat terbentuk.

 Pregnenolon telah sukses digunakan untuk mensintesis berbagai

hormon-hormon steroid.

 Proses pembentukan pregnenolon distimulasi secara kuat oleh hormone

 Nama ecdyson diberikan pada hormon mulut serangga (insect moulting hormone) yang diisolasi dalam bentuk kristal.

 Sekarang nama ini digunakan untuk satu kelompok senyawa terdiri

dari  30 senyawa;

 Ciri umumnya adalah efek stimulasinya pada moulting arthropoda dan

kemiripan strukturnya.

 Kesamaan ini meliputi inti steroid dengan sambungan cis antara cincin A/B, sistem keton -takjenuh pada cincin B (6-keto) dan beberapa gugus hidroksil, khususnya pada posisi 2, 14, 20, 22, 25 dan 26.  Ecdyson pertama diisolasi dari pupae of the silk worm, Bombyx mori

(25 mg/500 kg).

 Struktur ecdyson diperoleh melalui analisis sinar-X. Hanya 6 senyawa dari jenis ecdysone telah diisolasi dari arthropod, sedangkan semua lainnya diperoleh dari tumbuh-tumbuhan. Fungsi ekologi dari ecdyson dalam tumbuhan masih membingungkan.

Ecdyson yang diisolasi dari Arthropoda HO HO H O OH OH H OH ecdyson HO HO H O OH OH OHOH ecdysteron

Ecdyson yang diisolasi dari Tumbuhan

HO HO H O OH OHOH ponasteron A HO HO OH O OH OH OH OH ajugasteron

HO HO H O OH OH OH OH makisteron B HO HO H O OH OHOH OH amarasteron A

 Untuk memahami peranan fisiologis ecdyson, beberapa

post-embryonic development dari serangga harus dipahami.

 Dua periode dapat dibedakan dalam kehidupan invertebrata :

periode larva dan periode imago atau adult, yang dipisahkan oleh suatu keadaan metamorphosis.

 Dalam beberapa serangga (seperti Lepidoptera) fase ketiga terjadi antara kedua fase larva dan serangga sempurna. Ini adalah fase pupal (pupa adalah suatu chrysalis dalam

Lepidoptera).

 Selama periode larva serangga tumbuh, dan beberapa moults

mengikuti satu dengan lainnya; mereka dikontrol oleh mekanisme hormonal yang kompleks. Sekali terbentuk adult tidak mengalami perubahan lebih lanjut, tugasnya hanya memproduksi speciesnya.

 Vitamin D adalah kelompok senyawa yang diturunkan dari

beberapa inti steroid melalui transformasi kimia dan fotokimia.  Sinar ultraviolet meningkatkan fragmentasi cincin

sikloheksadiena.

 Vitamin D₃ (cholecalciferol) dibentuk dari 7-dehidrokolesterol, yang ada pada jaringan kulit, bila kena sinar matahari.

 Senyawa yang paling aktif pada manusia adalah vitamin D₂

(ergocalciferol), yang diturunkan dari ergosterol dan dihasilkan dalam jumlah besar dengan menyinari sel yeasts.

 Vitamin-vitamin kelompok D memainkan suatu peranan penting

dalam metabolisme kalsium dan posfor dalam tulang; kekurangan vitamin ini pada anak-anak menyebabkan deformasi tulang (bone deformations) yang disebut rickets.

R HO hv (260 - 85 nm) R HO R OH R HO R = 7-dehidrokolesterol Vitamin D₃ (Cholecalciferol) Ergosterol Vitamin D₂ (Ergocalciferol)