Esteroides

Laboratorio de Química Orgánica IV Esteroides. El Colesterol

ESCUELA PROFESIONAL DE QUÍMICA

Esteroides Curso: “Laboratorio de Química Orgánica IV” Profesor: Qco. F. Danilo Barreto Integrantes: Camarena Vargas Amparo La Torre Romero Lilly Luciani Felix Nataly Mamani Quispe Lurdes Villanueva Villanueva, Miguel Ciclo: 6TO ciclo Fecha: 2 de noviembre del 2009

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I. INTRODUCCIÒN..........................................................................................................3 II. OBJETIVOS..................................................................................................................4 III. MARCO TEORICO

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IV. PARTE EXPERIMENTAL..........................................................................................8 Materiales................................................................................................................8 Reactivos.................................................................................................................8 Procedimiento..........................................................................................................9

DATOS SOBRE LOS REACTIVOS Y PRODUCTOS..................................................12 Acido sulfúrico concentrado...................................................................................12 Cloroformo.............................................................................................................14 Metanol..................................................................................................................15

V. CUESTIONARIO........................................................................................................17 VI. CONCLUSIONES.....................................................................................................28 BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................30

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I. INTRODUCCIÒN Los esteroides, son lípidos simples no saponificables, en su mayoría de origen eucarionte, derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. Es un grupo de sustancias entre las que se encuentran: hormonas suprarrenales y sexuales, ácidos biliares (producido por el hígado interiormente = endógeno), vitamina D (nutriente del grupo de los liposolubles, es la única que nuestro cuerpo puede fabricar) y los esteroles (contienen grupos –OH; es un lípido siendo el principal el colesterol) (fuente apuntes de alimentación de maestro de educación fisica) El colesterol es un esteroide que forma la estructura de las membranas de las células junto con los fosfolípidos. Además, a partir del colesterol se sintetizan los demás esteroides. El colesterol se sintetiza en el cerebro de animales jóvenes durante el crecimiento. Con el aumento de la edad el nivel de hidroximetilglutaril CoA reductasa decrece bruscamente, y el cerebro de mamíferos llega a ser menos capaz de sintetizar colesterol, aunque en el adulto puede demostrarse un nivel bajo de actividad.1

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ESTEROIDES: Por J.Luis Garcia Postado (dietista y farmacologo) y Javier Solas (entrenador) http://www.todonatacion.com/nutricion/esteroides/

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II. OBJETIVOS •

Lograr la identificación de colesterol de la yema del huevo

•

Estudiar la extracción del colesterol

•

Comprender el significado de esteroides y de sus derivados

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III. MARCO TEORICO ESTEROIDES 1.-Definición: Los esteroides son derivados del núcleo del ciclopentanoperhidrofenantreno que se compone de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, también de 4 anillos fusionados de carbono que poseen diversos grupos funcionales y tienen partes hidrofílicas e hidrofóbicas. En los mamíferos como el ser humano, cumplen importantes funciones: Reguladora: Algunos regulan los niveles de sal y la secreción de bilis. Estructural: El colesterol es un esteroide que forma la estructura de las membranas de las células junto con los fosfolípidos. Además, a partir del colesterol se sintetizan los demás esteroides. Hormonal: Las hormonas esteroides son: Corticoides: glucocorticoides y mineralocorticoides. Existen múltiples fármacos con actividad corticoide, como la prednisona. Hormonas sexuales masculinas: son los andrógenos como la testosterona y sus derivados, los anabolizantes androgénicos esteroides; estos últimos llamados simplemente esteroides. Hormonas sexuales femeninas, Vitamina D y sus derivados. Las hormonas esteroides tienen en común que: Se sintetizan a partir del colesterol. Son hormonas lipófilas que atraviesan libremente la membrana plasmática, se unen a un receptor citoplasmático, y este complejo receptor-hormona tiene su lugar de acción en el ADN del núcleo celular, activando genes o modulando la transcripción del ADN. 2.- Comprende varios grupos de sustancias: Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D.

Figura 1: Molécula de tipos de esteroles. [1] EL COLESTEROL, forma parte estructural de las membranas a las que confiere estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides. UNFV

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Laboratorio de Química Orgánica IV Esteroides. El Colesterol El colesterol es el esteroide más abundante en los animales, se clasifica como un esterol por la presencia de un hidroxilo (OH) en el C3 y su cadena lateral alifática de 8 a 10 átomos de carbono.

Figura 2: Molécula del colesterol. [2] El colesterol, es un componente mayoritario de las membranas plasmáticas animales y se encuentra en menor cantidad en las membranas de los organelos. El grupo OH en la molécula, le da un débil carácter anfífilo y el núcleo esteroide, es una estructura no polar, rígida y planar. Por lo tanto, es un determinante importante de las propiedades de la membrana. Este esteroide, es abundante también en lipoproteínas del plasma sanguíneo, en donde aproximadamente el 70% de este es esterificado por ácidos grasos de cadena larga para formar ésteres de colesterol. Los derivados del colesterol son: los ácidos biliares, las hormonas esteroides estrógenos, progestágenos, glucocorticoides, mineralocorticoides , andrógenos y la vitamina D, que deriva del colesterol aunque propiamente no es un esteroide.[3]

Figura 3: Molécula del colesterol a nivel de la membrana. [2]

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Laboratorio de Química Orgánica IV Esteroides. El Colesterol ÁCIDOS BILIARES, se sintetizan en el hígado y actúan facilitando la absorción de los triglicéridos y vitaminas liposolubles de la dieta (especialmente la vitamina D del intestino). Representan la única vía significativa por la que se puede excretar el colesterol.

Figura 4: Molécula del acido cólico. [1]

HORMONAS ESTEROIDEAS: como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales. Entre las hormonas sexuales se encuentran la progesterona que prepara los órganos sexuales femeninos para la gestación y la testosterona responsable de los caracteres sexuales masculinos. Entre las hormonas suprarrenales se encuentra la cortisona, que actúa en el metabolismo de los glúcidos, regulando la síntesis de glucógeno.

Figura 5: Molécula de tipos de hormonas esteroideas. [1]

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IV. PARTE EXPERIMENTAL Materiales •

1 tubo de ensayo de 20ml de capacidad

•

Luna de reloj

•

Balanza analítica

•

Cocinilla o plancha eléctrica

•

Tapón

•

Refrigerante de aire

•

Papel filtro whatman Nº4

•

Embudo

•

Soporte universal

•

Nueces y pinzas metálica

•

1 placa cromatográfica

•

Micropipeta

Reactivos •

Metanol

•

Cloroformo

•

Anhídrido acético

•

Acido sulfúrico concentrado

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Procedimiento Hacer hervir con agua por unos 5 minutos, luego aplastar la yema de un “huevo duro“, pesar un gramo de yema.

Figura 6: Se hirvió el huevo

Figura 7: Se trituro la yema el huevo

Colocar en un tubo de unos 20 ml de capacidad, luego agregar 10 ml de una mezcla de 3 volúmenes de etanol de 95% y un volumen de cloroformo, mezclar bien y colocar un tampón con el refrigerante.

Figura 8: tubo de ensayo con el refrigerante y la mezcla de los solventes

Hervir cuidadosamente por dos minutos enfriar y si es necesario, el refrigerante sirve para los gases que elimina se liberen por el refrigerante recuperar el volumen con más solvente. Luego filtrar evaporar a sequedad el filtrado, extraer el residuo con cloroformo.

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Figura 10: Filtramos Figura 9: Cuidadosamente se pone a hervir el tubo de ensayo con el refrigerante

Luego se siembra en el papel cromatográfico, donde la fase fija es el silicagel, la fase móvil es el cloroformo: metanol 9:1, la muestra es el colesterol patrón.

Figura 11: Realizamos la siembra Figura 12: Realizando la del colesterol cromatografía en papel Luego se llevo a la cocina, el papel cromatografico, para que se eliminara la mayor parte del solvente en el que esta sumergió pero solo la parte inferior.

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Figura 13: Evaporando los Figura 14: Visualizando con la solventes luz ultravioleta Preparación del revelador para el huevo: Se mezcla tricloruro de antimonio cantidad y 5 ml de cloroformo.

Figura 15: Extrayendo 5 ml de cloroformo

una

Figura 16: Embazando el revelador

Luego se rosea sobre el papel cromatografico para que se pueda observar mejor el recorrido del colesterol

Figura 17: Roseando el revelador

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Figura 18: Recorrido del colesterol

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DATOS SOBRE LOS REACTIVOS Y PRODUCTOS Acido sulfúrico concentrado

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Anhídrido acético

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Cloroformo

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Metanol

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V. CUESTIONARIO Explique la biosíntesis del colesterol Biosíntesis de colesterol La biosíntesis del colesterol tiene lugar en el retículo endoplásmico liso de virtualmente todas las células de los animales vertebrados. Mediante estudios de marcaje isotópico, D. Rittenberg y K. Bloch demostraron que todos los átomos de carbono del colesterol proceden, en última instancia, del acetato, en forma de acetil coenzima A. Se requirieron aproximadamente otros 30 años de investigación para describir las líneas generales de la biosíntesis del colesterol, desconociéndose, sin embargo, muchos detalles enzimáticos y mecanísticos a la fecha. Los pasos principales de la síntesis de colesterol son: Descripción

Sustrato inicial

Enzima

Producto final

Reacción Condensación de dos moléculas de acetil CoA

2 Acetil CoA

Condensación de una molécula de acetil CoA con una de acetoacetil CoA y acetil CoA acetoacetil CoA

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Acetoacetil CoA tiolasa

Acetoacetil CoA

HMG-CoA sintasa

3-hidroxi-3-metilglutaril CoA (HMG-CoA)

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Reducción del HMG-CoA por el NADPH

HMG-CoA

HMG-CoA reductasa

Mevalonato y CoA

Fosforilación del mevalonato

Mevalonato

Mevalonato quinasa

Mevalonato 5-fosfato

Fosforilación del mevalonato 5-fosfato

Mevalonato 5-fosfato

Fosfomevalonato quinasa

5-pirofosfomevalonato

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Fosforilación del 5-pirofosfomevalonato

5-pirofosfomevalonato

Descarboxilación del 3-fosfomevalonato 5-pirofosfato

3-fosfomevalonato pirofosfato

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5-

Pirofosfomevalonato descarboxilasa

3-fosfomevalonato pirofosfato

Pirofosfomevalonato descarboxilasa

Δ3-isopentil pirofosfato

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5-

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Isomerización del isopentil pirofosfato

Isopentil isomerasa

Isopentil pirofosfato

pirofosfato

3,3-dimetilalil pirofosfato

Condensación de 3,3-dimetilalil pirofosfato (5C) e isopentil 3,3-dimetilalil pirofosfato e pirofosfato (5C) isopentil pirofosfato

Geranil transferasa

Geranil pirofosfato (10C)

Condensación de pirofosfato (5C)

Geranil transferasa

Farnesil pirofosfato (15C)

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geranil

pirofosfato

(10C)

e

isopentil Geranil pirofosfato isopentil pirofosfato

e

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Condensación de dos moléculas de farnesil pirofosfato (15C)

2 Farnesil pirofosfato

Reducción del escualeno por el NADPH, que gana un oxígeno que Escualeno proviene del oxígeno molecular (O2)

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Ecualeno sintasa

Escualeno epoxidasa

Escualeno (30 C)

Escualeno 2,3-epóxido

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Ciclación del escualeno 2,3-epoóxido

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Escualeno epóxido

2,3-

Lanosterol ciclasa

Lanosterol

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19 reacciones consecutivas, no aclaradas totalmente que implican otros tantos enzimas, en que se transforma el Lanosterol lanosterol en colesterol, a través de diversos intermediarios, entre los que destacan el zimosterol y el 7-deshidrocolesterol

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Colesterol

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Resumidamente, estas reacciones pueden agruparse de la siguiente manera:1 2 Tres moléculas de acetil-CoA se combinan entre sí formando mevalonato, el cual es fosforilado a 3-fosfomevalonato 5-pirofosfato. El 3-fosfomevalonato 5-pirofosfato es descarboxilado y desfosforilado a 3-isopentil pirofosfato. Ensamblaje sucesivo de seis moléculas de isopentil pirofosfato para originar escualeno, vía geranil pirofosfato y farnesil pirofosfato. Ciclación del escualeno a lanosterol. El lanosterol se convierte en colesterol después de numerosas reacciones sucesivas, enzimáticamente catalizadas, que implican la eliminación de tres grupos metilo (–CH3), el desplazamiento de un doble enlace y reducción del doble enlace de la cadena lateral.

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2.- Mencione otras reacciones útiles en la identificación de los esteroides: •

Reacción de Salkowsski

Añadiendo ácido sulfúrico concentrado a una disolución del esterol en cloroformo da color rojo en la capa orgánica •

Reacción de Liebermann-Burchard

Ácido sulfúrico mas anhídrido acético sobre una disolución del esterol en cloroformo da colores desde o púrpura rojizo a azul verdoso (Método utilizado para determinar colesterol en sangre) Separar colesterol de su ester etanol (precipita) •

disuelto en etanol, añadiendo digitonina en

Reacción de Slatkis (1908)

Acido sulfúrico concentrado + Cl3Fe + acético glacial da color rojo (Determinación en plasma). •

Reacción de Rosenheim

Cloroforma con ácido tricloroacético da color rojo. Esta es típica de dienos conjugados o alcoholes que conducen a ellos por deshidratación

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3.- Numerar correctamente los siguientes esteroides: ESTRUCTURAS EN 2D

ESTRUCTURAS EN 3D

O

33

30 31

HN

29

22

H3C OH 26 12

CH313

28

CH3 18 1

15 16

HO

27

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2 3

6 17

-

32

O

35

O

34

O

25

9 10

4 5

23

21

19

14

24

S

11

8 7

OH 20

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ESTRUCTURA EN 2D

ESTRUCTURA EN 3D

HO

CH3

6

18 1

19 17 5 16

CH32

8

4

20 7

9 10

12

14

11

13

H

O

21 20 2 0a

HO

18

9 1

8

13 14

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7 6

HC 11 3 12

15

3

19 2 10

3

4

15

17

5

16

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VI. CONCLUSIONES El colesterol es el principal esteroide del organismo humano y precursor de todos los demás esteroides corporales. Se encuentra formando parte de membranas celulares, lipoproteínas, ácidos biliares y hormonas esteroideas. El colesterol es un importante constituyente de los cálculos biliares, pero su principal función patológica, lo constituye la producción de aterosclerosis de arterias vitales, causando enfermedad coronaria, cerebrovascular y vascular periférica. El origen del colesterol en el organismo tiene dos fuentes, la externa y el que produce el propio organismo. Debido a que el organismo puede producir su propio colesterol, existe la posibilidad que personas que no consuman colesterol, tengan niveles sanguíneos elevados por tener algún desorden genético-metabólico que conlleva a dicha elevación. Estos desordenes son más común de lo que se cree y son la principal causa de ateroma y de enfermedades vasculares, entre ellas el infarto agudo al miocardio. Por esto la importancia de determinar en forma precoz los niveles elevados de colesterol en los pacientes. Los alimentos derivados de animales son ricos en colesterol especialmente huevos, lácteos y las carnes. La mayoría de este está en forma esterificada. El organismo absorbe aproximadamente la mitad del colesterol contenido en la dieta. Los esteroles vegetales son escasamente absorbidos por el organismo.2 El colesterol por ser una grasa es poco soluble en agua, por lo que si se transportara libre por la sangre sería en forma de gotas de colesterol y se vería en nuestra sangre como gotas de grasa. Pero el caso, es que la naturaleza ha ideado una manera de hacer soluble en agua al colesterol y transportarlo por la sangre y esto es por medio de lipoproteínas. Un huevo posee una alta densidad de colesterol: aproximadamente 213 gramos por unidad, que se encuentran en la yema. Según antiguas recomendaciones para la población sana en general, sólo deberían consumirse tres huevos a la semana como máximo. El colesterol dietario, por ejemplo el contenido en los huevos, no afecta en gran medida al colesterol sanguíneo en personas sanas, dado que no es el principal responsable de ese aumento. Más aun, el huevo posee la ventaja de tener mayor porcentaje de ácidos grasos poli y monoinsaturados y, por ende, más grasas insaturadas que saturadas. Estas últimas constituyen uno de los factores principales del aumento del colesterol en sangre, pero los huevos las poseen en escasa cantidad. Específicamente, un huevo contiene 1,5 gramos de grasas saturadas y de 2,5 a 3 gramos de grasas insaturadas. Pero además, las grasas monoinsaturadas contribuyen a elevar el HDL, también llamado "colesterol bueno". Las lipoproteínas son complejos lipoproteicos mediante los cuales el colesterol, ésteres de colesterol, los triglicéridos y fosfolípidos son transportados a través de la sangre. 2

Colesterol: http://www.geosalud.com/Nutricion/colesterol.htm

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Laboratorio de Química Orgánica IV Esteroides. El Colesterol El colesterol asociado a las lipoproteínas de baja densidad se le denomina LDLcolesterol, y se le conoce como "colesterol malo", ya que es la principal lipoproteína que lleva el colesterol del hígado al resto del organismo. Al colesterol asociado a la lipoproteína HDL se le denomina HDL-colesterol, y se le conoce como "colesterol bueno" ya que su principal función es recoger el colesterol de los tejidos, y llevarlo al hígado. Prueba de Lieberman se basa en la reacción coloreada (verde) que dan aquellas sustancias que tienen como núcleo el ciclo pentanoperhidrofenantreno 3

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PRUEBAS CUALITATIVAS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LÍPIDOS http://webdelprofesor.ula.ve/farmacia/gmendez/manuales%20PDF/EXPERIMENTO%2010%20(IDENT %20LIPIDOS%2006-04).pdf

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BIBLIOGRAFÍA Paginas de Internet

•

http://www.latinsalud.com/articulos/00385.asp

•

http://www.unicartagena.edu.co/librose/LABORATORIO%20No %205%20COMPONENTES%20DEL%20PROTOPLASMA.pdf

•

ESTEROIDES: Por J.Luis Garcia Postado (dietista y farmacologo) y Javier Solas (entrenador) http://www.todonatacion.com/nutricion/esteroides/

•

Colesterol: http://www.geosalud.com/Nutricion/colesterol.htm

•

PRUEBAS CUALITATIVAS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LÍPIDOS. http://webdelprofesor.ula.ve/farmacia/gmendez/manuales%20PDF/EXPERIMENTO %2010%20(IDENT%20LIPIDOS%2006-04).pdf

•

[1] http://www.ferato.com/wiki/index.php/Esteroide

•

[2] http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/esteroides.html

•

[3] http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/PDFs/04Lipidos.pdf

•

http://es.wikipedia.org/wiki/Esteroide

Fichas de Seguridad •

Acido sulfúrico

http://fesc.cuautitlan2.unam.mx/organica/Reactivos/acido%20sulfurico.pdf •

Anhídrido acético

http://fesc.cuautitlan2.unam.mx/organica/Reactivos/anhidrido%20acetico.pdf

•

Cloroformo

http://fesc.cuautitlan2.unam.mx/organica/Reactivos/cloroformo.pdf •

Metanol

http://fesc.cuautitlan2.unam.mx/organica/Reactivos/metanol.pdf

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