Стероиды представляют собой обширный класс липидных соединений, характеризующихся наличием общего структурного фрагмента — циклопентанпергидрофенантренового ядра, состоящего из четырёх конденсированных колец: трёх шестиуглеродных (A, B, C) и одного пятиуглеродного (D). Углеродный скелет включает в себя 17 атомов углерода, к которым могут быть присоединены различные заместители, определяющие индивидуальные свойства и биологическую активность конкретного стероида.
Наиболее важным представителем этой группы является холестерин, служащий предшественником для большинства стероидных соединений организма — гормонов, желчных кислот, витамина D и других производных. Молекулы стероидов, как правило, обладают высокой липофильностью, что определяет их растворимость в жирах и способность интегрироваться в клеточные мембраны.
Холестерин — основной стероид животных клеток, выполняющий структурные и регуляторные функции. Он стабилизирует липидный бислой мембран, повышает их прочность и регулирует текучесть. Благодаря амфифильной природе молекулы холестерина (наличие полярной гидроксильной группы и неполярного углеводородного ядра) он ориентируется в мембране таким образом, что гидроксильная группа контактирует с фосфатными головками фосфолипидов, а гидрофобная часть погружается в толщу липидного слоя.
Холестерин служит предшественником для синтеза стероидных гормонов, желчных кислот и витамина D₃. Биосинтез холестерина осуществляется в печени и других тканях из ацетил-КоА через сложную цепь реакций, включающую образование мевалоновой кислоты, изопреноидных единиц и циклизацию сквалена в ланостерол, который затем превращается в холестерин.
Стероидные гормоны — биологически активные вещества, синтезируемые из холестерина в эндокринных железах. Они обладают выраженным регуляторным действием на обмен веществ, рост, развитие и репродуктивные функции организма. Стероидные гормоны подразделяются на несколько основных групп.
Гормоны коры надпочечников (например, кортизол и кортикостерон) регулируют обмен углеводов, белков и липидов. Они стимулируют глюконеогенез, повышают уровень глюкозы в крови и оказывают противовоспалительное действие. Их молекулы содержат кето- и гидроксильные группы, придающие им высокую биологическую активность.
Ключевым представителем является альдостерон, контролирующий водно-солевой баланс и артериальное давление. Он способствует реабсорбции ионов натрия и экскреции калия в почечных канальцах, что обеспечивает регуляцию объёма внеклеточной жидкости.
Эта группа включает андрогены, эстрогены и прогестины.
Механизм действия стероидных гормонов связан с их способностью проникать через клеточные мембраны и связываться с внутриклеточными рецепторами. Комплекс гормон–рецептор взаимодействует с определёнными участками ДНК, изменяя экспрессию генов и регулируя синтез специфических белков.
Желчные кислоты — производные холестерина, синтезируемые в печени. Они участвуют в эмульгировании жиров в тонком кишечнике, способствуя их ферментативному расщеплению и всасыванию. Основными представителями являются холевая, дезоксихолевая, хенодезоксихолевая и литохолевая кислоты.
Желчные кислоты образуют соли с натрием и калием, повышая их растворимость в воде. Они действуют как поверхностно-активные вещества, понижая поверхностное натяжение и образуя мицеллы, которые обеспечивают транспорт липидов через кишечный эпителий.
Производные холестерина включают витамин D₃ (холекальциферол), который синтезируется в коже под действием ультрафиолетового излучения из 7-дегидрохолестерина. В активную форму — кальцитриол — он превращается в печени и почках.
Кальцитриол регулирует кальциево-фосфорный обмен, усиливая всасывание кальция в кишечнике и его реабсорбцию в почках, а также влияет на минерализацию костной ткани. Недостаток витамина D приводит к рахиту у детей и остеомаляции у взрослых.
Стероиды играют ключевую роль в поддержании гомеостаза и регуляции метаболических процессов. Их функции охватывают широкий спектр биологических явлений:
Катаболизм стероидов осуществляется преимущественно в печени. Основные процессы включают окисление боковой цепи, восстановление двойных связей, гидроксилирование и конъюгацию с глюкуроновой или серной кислотой. Эти реакции делают стероиды более полярными и способствуют их выведению из организма с мочой или желчью.
Особенности структуры и функции стероидов определяют их исключительное значение в биохимии живых систем. Они представляют собой не только строительные компоненты и метаболические регуляторы, но и универсальные сигнальные молекулы, обеспечивающие интеграцию процессов обмена веществ, роста и адаптации организма.