Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Reklama1
Strona główna Artykuły

Oznaczanie cholesterolu i innych związków nierozpuszczalnych w wodzie

Związki nierozpuszczalne w wodzie to grupa bardzo licznych związków chemicznych o najróżniejszej budowie. Mimo to, właściwości charakterystyczne tych związków pozwalają przeprowadzić ich analizę jakościową i ilościową w badanych próbkach.

Jednym z najważniejszych, biologicznie czynnych związków nierozpuszczalnych w wodzie jest cholesterol, który jest przedstawicielem steroli zwierzęcych. Jest syntetyzowany przez większość narządów, jednak najobficiej powstaje w wątrobie i w ścianie jelit. Dominuje w błonach komórkowych i lipoproteinachosocza krwi. Cholesterol, dzięki obecności wiązania podwójnego, w obecności mocnych kwasów tworzy barwne produkty (próba Salkowskiego oraz Liebermana-Burcharda).


Wprowadzenie

Do związków nierozpuszczalnych w wodzie zalicza się lipidy, woski, tłuszcze właściwe oraz tłuszcze złożone oraz sterole. Związki te posiadają w swojej budowie glicerol i wyższe kwasy tłuszczowe lub sterole. Do grupy tych związków zalicza się wiele różnorodnych struktur chemicznych, których cechą charakterystyczną jest hydrofobowość i niepolarność cząsteczki. Najbardziej znanym związkiem nierozpuszczalnym w wodzie jest cholesterol należący do grupy związków zwanych sterolami [1].

Sterole

W skład wszystkich steroli wchodzi układ czteropierścieniowy, zwany układem steroidowym.



Rysunek 1. Układ steroidowy

Powstają poprzez formalne podstawienie atomu węgla w pozycji 3 w szkielecie steroidu przez grupę hydroksylową. Sterole to zróżnicowana  klasa związków i poza szkieletem węglowym przedstawianym powyżej (Rysunek 1) dla wszystkich steroidów (nazwa systematyczna szkieletu to: 1,2-cyklopentanoperhydrofenantrenu) oraz grupy hydroksylowej w pozycji 3 nie można u nich wyróżnić wspólnych cech. Najczęściej grupa hydroksylowa oprócz w pozycji 3 występuje w pozycji 17 steroidu [2].


Tabela 1. Podział steroli ze względu na pochodzenie

Do najważniejszych steroli zwierzęcych należy cholesterol, będący istotnym składnikiem lipoprotein, błon komórkowych oraz prekursorem większości związków sterydowych występujących w organizmie, takich jak kwasy żółciowe i hormony sterydowe: androgeny, estrogeny, progesterony czy kortykoidy. Pewna część cholesterolu wchodzącego w skład błon biologicznych występuje w formie estrów z kwasami tłuszczowymi. Innym ważnym ale mniej znanym sterolem jest ergosterol, będący prekursorem witaminy D2 oraz 7- dehydrocholesterol – prekursor witaminy D3.

Cholesterol

Cholesterol (dawna nazwa to cholesteryna) związek nierozpuszczalny w wodzie, jak już wspomniano należy do steroidów alkoholowych (posiada jedną grupę hydroksylową [1, 3].  Jak w przypadku innych steroidów, cząsteczka cholesterolu posiada 3 pierścienie sześciowęglowe (cykloheksanowe, jeden z nich zawiera też wiązanie podwójne) i czwarty pięciowęglowy (cyklopentanowy) - Rysunek 2.



Rysunek 2. Cząsteczka cholesterolu

Oznacza się je kolejnymi literami alfabetu łacińskiego odpowiednio A, B i C oraz D. Pierścienie sześciowęglowe, przedstawiane na rysunkach zazwyczaj w postaci sześciokąta foremnego, w rzeczywistości przyjmują konformację krzesłową.



Rysunek 3. Struktura przestrzenna pierścieni cholesterolu; A - układ steroidowy – numeracja węgli i oznaczenie pierścieni; B i C - najczęściej występujące struktury przestrzenne układu steroidowego

Niesie to za sobą pewne konsekwencje. Podstawniki w pierścieniu cykloheksanowego mogą być ułożone:
a.    ekwatorialnie (6 podstawników),
b.    aksjalnie (6 podstawnikówo dużym zagęszczeniu elektronowym)

Konformacja ta sprawia, że sąsiadujące pierścienie leżą zwykle aksjalnie oraz w położeniu trans względem siebie [3]. Grupy metylowe ułożone aksjalnie w położeniu β, zaś grupa hydroksylowa znajduje się w położeniu ekwatorialnym. Cząsteczka ta posiada osiem węgli chiralnych (C3, C8, C9, C10, C13, C14, C17, C20), czyli może posiadać aż 256 izomerów optycznych (wyliczenie z wzoru 2n, gdzie n – to liczba atomów chiralnych). Z czego 128 par enancjomerów. Ze względu, iż atomy te wchodzą w strukturę pierścieni, co wywołuje naprężenia steryczne w przyrodzie nie występuje aż tyle izomerów optycznych cholesterolu [3].

Cholesterol, jak i jego pochodne znajdują się w tratwach lipidowych błon komórkowych komórek zwierzęcych [4]. Pełni bardzo ważne funkcje w organizmie [5, 6]. Stanowi substrat do syntezy hormonów płciowych, witamin oraz kwasów żółciowych. Potocznie cholesterolem nazywa się obecne w osoczu krwi pokrewne substancje lipidowe – lipoproteiny, w skład których między innymi wchodzi też cholesterol. Cholesterol dostaję się do organizmu drogą pokarmową, jak i biosyntezy de novo [2, 7]. Kumuluje się w tkankach i osoczu krwi, jego nadmiar jest przyczyna niewydolności układu krążenia.

Reakcje związków nierozpuszczalnych w wodzie [2, 8]

Do reakcji charakterystycznych dla związków nierozpuszczalnych w wodzie specyficzne są reakcje dla lipidów. Do reakcji tych zaliczamy:
  1. Wykrywanie gliceryny – jest to reakcja specyficzna organoleptyczna; przeprowadza się ją w środowisku słabo kwaśnym lub obojętnym, podczas ogrzewania, glicerydy ulegają rozpadowi z wytworzeniem lotnego aldehydu – akroleiny, o charakterystycznym zapachu; należy pamiętać, iż akroleina jest karcinogenna.
  2. Zmydlanie tłuszczów – reakcja oparta na hydrolizie alkalicznej lipidów, w skutek, której powstaje gliceryna i sole wyższych kwasów tłuszczowych, czyli mydła. Reakcja ta polega na tworzeniu mydeł i wyznaczaniu tzw. liczby zmydlania, tj. liczby miligramów wodorotlenku potasu zobojętniającej kwasy tłuszczowe zawarte w 1g badanego tłuszczu. Właściwości mydeł bywają różne w zależności od metalu tworzącego sól: mydła będące solami litowców są rozpuszczalne w wodzie ale w reakcji z solami metali dwu- i trójwartościowych tworzą, na skutek wymiany, sole nierozpuszczalne. Mydła należą do związków powierzchniowo czynnych, tworzących koloidy
  3. Wykrywanie wiązań podwójnych w związkach nierozpuszczalnych w wodzie

Obecność wiązań wielokrotnych C=C w związkach nierozpuszczalnych w wodzie jest związane z występowaniem w strukturze kwasów tłuszczowych. Zatem lipidy dają odczyn charakterystyczny dla związków nienasyconych:

  • reakcja z roztworem nadmanganianu potasu – jest to reakcja kolorymetryczna; następuje zmiana barwy z purpurowej na bezbarwną w wyniku reakcji jonów MnO4 dochodzi do utlenienia wiązania podwójnego, w wyniku czego powstaje alkohol dwuhydroksylowy (B) lub następuje rozerwanie cząsteczki, czego rezultatem jest powstanie dwóch cząsteczek aldehydu (A).



  • odczyn Hübla – reakcja również kolorymetryczna, polegająca także na odbarwieniu roztworu; w reakcji z jodem dochodzi do addycji cząsteczki jodu do wiązania podwójnego, co prowadzi do powstania dijodopochodnej oraz powoduje odbarwienie roztworu jodu.




Reakcje oznaczania cholesterolu

a. Odczyn Salkowskiego – pod wpływem stężonego kwasu siarkowego tworzą się produkty kondensacji, dehydratacji i sulfonowania cholesterolu. Powstałe produkty są intensywnie zabarwione, co umożliwia identyfikacje i oznaczanie ilościowe tego sterolu. Zmiana barwy jest spowodowana reakcją eliminacji dwóch cząsteczek wody i powstania czerwonego kwasu disulfonowego bicholestadien.



b. Odczyn Liebermanna-Burcharda - natomiast w obecności kwasu siarkowego i bezwodnika kwasu octowego tworzy się kwas monosulfonowy bicholestadienu
c.  Reakcja cholesterolu z bromem


                                Tabela 2. Wykonanie doświadczeń do oznaczania cholesterolu

Podsumowanie

Przedstawicielem związków nierozpuszczalnych w wodzie jest cholesterol. Podobnie jak inne związki tej grupy rozpuszcza się w eterze, benzenie i innych rozpuszczalnikach organicznych. Sterole zawierające podwójne wiązanie w reakcji z mocnymi kwasami dają barwne produkty. Ślady wody uniemożliwiają te reakcje. Reakcje charakterystyczne dla cholesterolu należą do reakcji barwnych kolorymetrycznych, ponieważ powstałe pochodne sulfonowe tego związku są barwne: zielone w reakcji Liebermana-Burcharda i czerwone w reakcji Salkowskiego.


Autor: Lidia Koperwas


Literatura

[1] Jeremy M. Berg, Lubert Stryer, John L. Tymoczko. Biochemia. 2011. PWN
[2] Błażej Gierczyk, Grzegorz Schroeder. Fizykochemiczne podstawy życia. 2001. Uniwerystet im. Adama Mickiewicza. Poznań
[3] John McMurry: Chemia organiczna. Wyd. 4. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2000
[4] Grądzka I, Sochanowicz B, Brzóska K, Wójciuk G, Sommer S, Wojewódzka M, Gasińska A, Degen C, Jahreis G, Szumiel I.Cis-9,trans-11-conjugated linoleic acid affects lipid raft composition and sensitizes human colorectal adenocarcinoma HT-29 cells to X-radiation. Biochim Biophys Acta. 2013
[5] Smith LL. Another cholesterol hypothesis: cholesterol as antioxidant. Free radical biology & medicine.  1 (11), s. 47–61, 1991. 
[6]  Haines TH. Do sterols reduce proton and sodium leaks through lipid bilayers? Progress in lipid research. 4 (40), s. 299–324, 2001
[7]Kathleem M. Botham, Peter A. Mayes: Synteza, transport i wydzielanie cholesterolu. W: Robert K Murray, Daryl K Granner, Victor William Rodwell, Franciszek Kokot, Zenon Aleksandrowicz, Harold A Harper: Biochemia Harpera ilustrowana. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 282-285.
[8]Robert T. Morrison, Robert N. Boyd. Chemia organiczna. 2012. PWN




Tagi: sterole, cholesterol, odczyn Salkowskiego, odczyn Liebermanna-Burcharda, analiza lipidów, lab, laboratorium, biotechnologia
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje



znajdz nas na fcb
Informacje dnia: Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Warszawskie Stowarzyszenie Biotechnologiczne (WSB) „Symbioza” Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 QDAY Mlodym Okiem Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab