WikiDer > Холестан - Википедия

Cholestane - Wikipedia
Холестан
Cholestane.svg
Стероид-номенклатура.svg
Нумерация ИЮПАК[1]
Имена
Название ИЮПАК
(8р,9S,10S,13р,14S,17р) -10,13-Диметил-17 - [(2р) -6-метилгептан-2-ил] -2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-тетрадекагидро-1ЧАС-циклопента [а] фенантрен
Идентификаторы
3D модель (JSmol)
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.035.496 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
C27ЧАС48
Молярная масса372.681 г · моль−1
Плотность0,911 г / мл
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Холестан это насыщенный тетрациклическийтритерпен. Этот биомаркер углерода-27 производится диагенез из холестерин и является одним из самых распространенных биомаркеры в рок-записи.[2] Присутствие холестана в образцах окружающей среды обычно интерпретируется как индикатор жизни животных и / или следы O2, поскольку животные известны исключительно производством холестерина, и поэтому использовались для установления эволюционных связей между древними организмами неизвестного филогенетического происхождения и современными таксонами многоклеточных животных.[3] Холестан в небольшом количестве производится другими организмами (например, родофиты), но поскольку эти другие организмы производят множество стеролов, его нельзя использовать в качестве окончательного индикатора какого-либо одного таксона.[4] Часто встречается при анализе органических соединений в нефть.

Фон

Холестан - это насыщенный Биомаркер животного происхождения C-27 часто встречается в нефтяных месторождениях. Это диагенетический продукт холестерин, который представляет собой органическую молекулу, вырабатываемую в основном животными и составляющую около 30% мембран клеток животных. Холестерин отвечает за мембрана жесткость и текучесть, а также внутриклеточный транспорт, клеточная сигнализация и нервная проводимость.[5] У людей он также является предшественником гормоны (т.е. эстроген, тестостерон). Он синтезируется через сквален и естественно предполагает стереохимический ориентация (3β-ол, 5α (H), 14α (H), 17α (H), 20R). Эта стереохимическая ориентация обычно сохраняется на протяжении всего процесса диагенеза, но холестан можно найти в летописи окаменелостей с множеством стереохимических конфигураций.

Биомаркер

Холестан в летописи окаменелостей часто интерпретируется как индикатор древней жизни животных и часто используется геохимиками и геобиологами для реконструкции эволюции животных (особенно в очень ранней истории Земли, т.е. Эдиакарский,[3] неопротерозойский и Протерозойский[6][7]). Кислород необходим для выработки холестерина;[8] таким образом, присутствие холестана предполагает наличие некоторого количества кислорода в палеосреде. Однако холестан не происходит исключительно в результате диагенеза биомолекул животного происхождения; холестан также был связан с наличием родофиты.[9] Напротив, растения и бактерии производят другие циклические молекулы тритерпеноидов (например, гопаны).

Сохранение

Холестерин разлагается до холестана за счет потери функциональной группы ОН и насыщения двойной связи (обозначено розовым цветом). Стереохимия молекулы сохраняется в этой деградации.

Холестерин имеет 256 стереоизомеры, но только один из них образуется естественным образом при выработке холестерина (3β-ол, 5α (H), 14α (H), 17α (H), 20R) и, следовательно, является основным стереоизомером, представляющим интерес для измерения холестана. Отклонения от этой стереохимии часто отражают диагенез, термическое созревание и предвзятость сохранения.

Диагенез обычно приводит к потере функциональных групп и двойных связей в органических молекулах. В частности, для холестана диагенез холестерина в холестан дает молекулу, которая полностью насыщена по сравнению с ее стероидный препарат аналог. Этот процесс происходит без потери или увеличения атомов углерода и, следовательно, может служить индикатором исходного стероида, производимого организмом в окружающей среде.[10]

Термическое изменение также может привести к потере алкан боковая цепь в C17.[11] Эксперимент показал, что за 4 недели при 300 ° C холестан подвергся 17% разложению своей алкановой боковой цепи. Напротив, полициклический структура (C1-17) очень термически стабильна. Диагенетические процессы также могут вызывать метильные сдвиги и ароматизация.

Стереохимическое изменение

Дополнительные диагенетические процессы могут еще больше изменить молекулу холестана. Например, холестан со временем подвержен стереохимическим сдвигам от своего природного изомера. Эти изменения могут быть результатом теплового или микробного изменения. Термическое изменение может вызвать изменения стереохимии как в C20 хиральный центр, а также атомы водорода. Отношение стереоизомеров R / S обычно указывается как мера «термической зрелости».[12] Напротив, конверсия водорода при C5 сайт из конфигурации α → β отражает анаэробную микробную активность,[3] и может быть понято посредством экспериментов по мечению изотопов в контролируемых экспериментах с микробами, метаболизирующими интересующий стероид.[13][14] Одно исследование продемонстрировало, что есть две реакции, которые могут привести к потере двойной связи холестерина - (1) прямое восстановление двойной связи или (2) образование кетона до восстановления двойной связи, что приводит к отчетливой изомеризации водорода в точке C5 сайт.[13] Водородные сайты 14 и 17α более стабильны и претерпевают изменения в β-конфигурацию в гораздо меньших количествах, чем водородные сайты 5.

Методы измерения

ГХ / МС

Изомеры холестана элюируются в разное время в экспериментах ГХ / МС / МС в м / з 372 → 217 фрагмент. Рисунок адаптирован из Бобровского и др.[3]

Холестан может быть извлечен из образцов и измерен на ГХ / МС для количественной оценки относительного содержания по отношению к другим органическим соединениям. Это измерение выполняется путем экстракции стеранов в неполярный растворитель (например., дихлорметан или же хлороформ) и очищен до «насыщает”Фракции с использованием колоночной газовой хроматографии на силикагеле. Холестан изомеры будет элюироваться из колонки в зависимости от молекулярной массы и различной стереохимии, что затрудняет традиционную масс-спектрометрию из-за тесного совместного элюирования изомеров. В качестве альтернативы можно измерить холестан с помощью экспериментов ГХ / МС / МС, нацеленных на m / z-фрагмент 217 (от молекулярного иона 372). Этот конкретный метод сначала ищет 372 молекулярный ион холестана, а затем фрагментирует этот молекулярный ион до его фрагмента m / z 217, чтобы улучшить идентификацию конкретных изомеров.

δ13Изотопные отношения C

δ13C значения холестана отражают изотопный состав углерода животных, которые создали исходные молекулы холестерина. Обычно считается, что изотопный состав углерода животных является функцией их рациона;[15] следовательно, изотопный состав углерода холестана также будет отражать эту исходную ценность рациона. δ13Значения C можно измерить с помощью газового хроматографа, подключенного к IRMS.

В более общем плане стераны можно использовать как индикатор изменений окружающей среды. Исследование представило δ13Значения C стеранов по сравнению с гопаны и использовал его, чтобы предложить изменения в фотической зоне в течение Миоцен, поскольку изменения изотопного значения должны быть результатом растворения неорганического углерода в воде или биологического фракционирование изотопов.[12]

Тематические исследования

Биомаркеры ранней жизни

Дикинсония Было доказано, что ископаемое является древним животным с помощью идентификации биомаркера холестана.

Присутствие холестана не обязательно указывает на присутствие животных, но часто используется в сочетании с другими биомаркерами, чтобы отметить рост отдельных таксонов в летописи окаменелостей; в связи с этим в исследовании измерялось относительное содержание холестана по сравнению с другими тритерпеноид биомаркеры для демонстрации роста водорослей во время Неопротерозойский.[6]

Отследить фактическое происхождение холестана в летописи окаменелостей сложно, поскольку большинство пород того периода сильно метаморфизируются, и, следовательно, потенциальные биомаркеры термически изменены.[нужна цитата] В одном исследовании источник холестана был связан с определенным Эдиакарский ископаемое (Дикинсония) чтобы ограничить таксономический классификация Эдиакарская биота как эволюционные прелюдии к многоклеточный жизнь.[3] Однако холестан не является специфическим маркером для животных и встречается в большинстве эукариотических линий.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Номенклатура стероидов В архиве 2011-05-14 на Wayback Machine, ИЮПАК
  2. ^ Питерс, Кеннет Э. (Кеннет Эрик), 1950- (2007). Руководство по биомаркерам. Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521039987. OCLC 1015511618.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  3. ^ а б c d е Бобровский, Илья; Надежда, Джанет М .; Иванцов Андрей; Неттерсхайм, Бенджамин Дж .; Хальманн, Кристиан; Брокс, Йохен Дж. (20.09.2018). «Древние стероиды сделали эдиакарскую ископаемую Дикинсонию одним из самых ранних животных». Наука. 361 (6408): 1246–1249. Bibcode:2018Научный ... 361.1246B. Дои:10.1126 / science.aat7228. ISSN 0036-8075. PMID 30237355.
  4. ^ Комбо, Жорж; Saenger, Питер (апрель 1984). «Стерины амансиевых (rhodomelaceae: Rhodophyta)». Фитохимия. 23 (4): 781–782. Дои:10.1016 / с0031-9422 (00) 85025-6. ISSN 0031-9422.
  5. ^ Жизнь: наука биология. Садава, Дэвид Э. (9-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. 2011 г. ISBN 978-1429219624. OCLC 368046231.CS1 maint: другие (связь)
  6. ^ а б Brocks, Jochen J .; Jarrett, Amber J.M .; Сирантуан, Ева; Хальманн, Кристиан; Хосино, Ёске; Лиянаге, Тарика (август 2017 г.). «Возникновение водорослей в криогенных океанах и появление животных». Природа. 548 (7669): 578–581. Bibcode:2017Натура.548..578Б. Дои:10.1038 / природа23457. ISSN 0028-0836. PMID 28813409.
  7. ^ Вызов, Роджер Э; Brassell, Simon C; Эглинтон, Джеффри; Эванс, Эван; Городиски, Роберт Дж; Робинсон, Нил; Уорд, Дэвид М (ноябрь 1988 г.). «Отличительные углеводородные биомаркеры из окаменелых отложений позднепротерозойского члена Уолкотта, группа Чуар, Гранд-Каньон, Аризона». Geochimica et Cosmochimica Acta. 52 (11): 2625–2637. Bibcode:1988GeCoA..52.2625S. Дои:10.1016/0016-7037(88)90031-2. ISSN 0016-7037.
  8. ^ Мехта, Свити (17 сентября 2013). «Биосинтез и регуляция холестерина (с анимацией) | Анимация». PharmaXChange.info. Получено 2019-06-04.
  9. ^ Вызывает, Роджер Э .; Эрвин, Дуглас Х. (20.09.2018). «Химические ключи к самым ранним окаменелостям животных». Наука. 361 (6408): 1198–1199. Bibcode:2018Научный ... 361.1198S. Дои:10.1126 / science.aau9710. ISSN 0036-8075.
  10. ^ Grantham, P.J .; Уэйкфилд, Л.Л. (январь 1988 г.). «Вариации в распределении количества углерода стерана в сырой нефти, полученной из морской нефтематеринской породы, в течение геологического времени». Органическая геохимия. 12 (1): 61–73. Дои:10.1016/0146-6380(88)90115-5. ISSN 0146-6380.
  11. ^ Манго, Фрэнк Д. (январь 1990 г.). «Происхождение легких циклоалканов в нефти». Geochimica et Cosmochimica Acta. 54 (1): 23–27. Bibcode:1990GeCoA..54 ... 23M. Дои:10.1016 / 0016-7037 (90) 90191-м. ISSN 0016-7037.
  12. ^ а б Schoell, M .; Schouten, S .; Damste, J.S.S .; de Leeuw, J. W .; Вызов, Р. Э. (25 февраля 1994 г.). «Отчет о молекулярных изотопах органического углерода миоценовых изменений климата». Наука. 263 (5150): 1122–1125. Bibcode:1994Научный ... 263.1122С. Дои:10.1126 / science.263.5150.1122. HDL:1874/4185. ISSN 0036-8075.
  13. ^ а б Mermoud, F .; Wünsche, L .; Clerc, O .; Gülaçar, F.O .; Букс, А. (январь 1984 г.). «Стероидные кетоны в ранних диагенетических превращениях Δ5 стеролов в различных типах отложений». Органическая геохимия. 6: 25–29. Дои:10.1016/0146-6380(84)90023-8. ISSN 0146-6380.
  14. ^ Тейлор, Крейг Д.; Смит, Стивен О .; Гагосян, Роберт Б. (ноябрь 1981 г.). «Использование микробных обогащений для изучения анаэробной деградации холестерина». Geochimica et Cosmochimica Acta. 45 (11): 2161–2168. Bibcode:1981GeCoA..45.2161T. Дои:10.1016/0016-7037(81)90068-5. ISSN 0016-7037.
  15. ^ Хейс, Джон М. (2001-12-31), "3. Фракционирование изотопов углерода и водорода в биосинтетических процессах", Геохимия стабильных изотопов, De Gruyter, pp. 225–278, Дои:10.1515/9781501508745-006, ISBN 9781501508745

внешняя ссылка