Colestano - Cholestane
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 Numeración IUPAC
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| Nombres | |
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Nombre IUPAC
Colestano
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Nombre IUPAC preferido
(1 R , 3a S , 3b R , 9a S , 9b S , 11a R ) -9a, 11a-Dimetil-1 - [( 2R ) -6-metilheptan-2-il] hexadecahidro- 1H- ciclopenta [ a ] fenantreno |
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| CHEBI | |
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.035.496 
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PubChem CID
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| C 27 H 48 | |
| Masa molar | 372.681 g · mol −1 |
| Densidad | 0,911 g / ml |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El colestano es un triterpeno tetracíclico saturado . Este biomarcador de 27 carbonos se produce por diagénesis del colesterol y es uno de los biomarcadores más abundantes en el registro de rocas. La presencia de colestano en muestras ambientales se interpreta comúnmente como un indicador de la vida animal y / o trazas de O 2 , ya que los animales son conocidos por producir exclusivamente colesterol y, por lo tanto, se ha utilizado para establecer relaciones evolutivas entre organismos antiguos de origen filogenético desconocido y modernos. taxones de metazoos. El colesterol es producido en escasa abundancia por otros organismos (p. Ej., Rodófitos , plantas terrestres ), pero debido a que estos otros organismos producen una variedad de esteroles, no se puede utilizar como indicador concluyente de ningún taxón. A menudo se encuentra en el análisis de compuestos orgánicos en el petróleo .
Fondo
El colestano es un biomarcador animal saturado C-27 que se encuentra a menudo en depósitos de petróleo. Es un producto diagenético del colesterol , que es una molécula orgánica producida principalmente por animales y constituye aproximadamente el 30% de las membranas de las células animales. El colesterol es responsable de la rigidez y fluidez de la membrana , así como del transporte intracelular , la señalización celular y la conducción nerviosa . En los seres humanos, también es el precursor de las hormonas (es decir, estrógeno , testosterona ). Se sintetiza a través del escualeno y asume naturalmente una orientación estereoquímica específica (3β-ol, 5α (H), 14α (H), 17α (H), 20R). Esta orientación estereoquímica se mantiene típicamente a lo largo de los procesos diagenéticos, pero el colestano se puede encontrar en el registro fósil con muchas configuraciones estereoquímicas.
Biomarcador
El colestano en el registro fósil a menudo se interpreta como un indicador ( biomarcador ) de la vida animal antigua y los geoquímicos y geobiólogos lo utilizan a menudo para reconstruir la evolución animal (particularmente en la historia de la Tierra precámbrica ; por ejemplo, ediacarán , criogénico y proterozoico en general). Se requiere oxígeno molecular para producir colesterol; por tanto, la presencia de colestano sugiere algún rastro de oxígeno en el paleoambiente. El colestano no se deriva exclusivamente de la diagénesis de moléculas de esteroides de origen animal; el colestano también puede estar asociado con la presencia de, por ejemplo, rodófitos y embriones , aunque se desconoce la abundancia de dicho colestano no metaozano. Los embriofitos generalmente producen una variedad de esteroles, que se conocen colectivamente como fitoteroles , y el colesterol sigue siendo un componente menor. Por el contrario, las bacterias producen otros triterpenoides cíclicos como los hopanoides y sus productos diagenéticos, los hopanos se utilizan como biomarcadores bacterianos.
Preservación
El colesterol tiene 256 estereoisómeros , pero solo uno de ellos se forma naturalmente en la producción de colesterol (3β-ol, 5α (H), 14α (H), 17α (H), 20R) y, por lo tanto, es el estereoisómero principal de interés para las mediciones de colestano. . Las desviaciones de esta estereoquímica a menudo reflejan diagénesis , maduración térmica y sesgo de preservación .
La diagénesis generalmente conduce a la pérdida de grupos funcionales y dobles enlaces en moléculas orgánicas. Para el colestano específicamente, la diagénesis del colesterol al colestano produce una molécula que está completamente saturada en comparación con su contraparte esteroide . Este proceso ocurre sin la pérdida o ganancia de átomos de carbono y, por lo tanto, puede servir como indicador del esteroide original producido por el organismo en el medio ambiente.
La alteración térmica también puede causar la pérdida de la cadena lateral del alcano en C 17 . Un experimento demostró que durante 4 semanas a 300 ° C, el colestano experimentó una descomposición del 17% de su cadena lateral de alcanos. Por el contrario, la estructura policíclica (C 1-17 ) es muy estable térmicamente. Los procesos diagenéticos también pueden causar cambios de metilo y aromatización .
Alteración estereoquímica
Los procesos diagenéticos adicionales pueden alterar aún más la molécula de colestano. Por ejemplo, el colestano es susceptible a cambios estereoquímicos con el tiempo de su isómero natural. Estos cambios pueden ser el efecto de una alteración térmica o microbiana. La alteración térmica puede provocar cambios en la estereoquímica tanto en el centro quiral C 20 como en los átomos de hidrógeno. La proporción de estereoisómeros R / S se informa típicamente como una medida de "madurez térmica". Por el contrario, la conversión del hidrógeno en el sitio C 5 de la configuración α → β refleja la actividad microbiana anaeróbica y puede entenderse mediante experimentos de marcaje isotópico en experimentos microbianos controlados que metabolizan el esteroide de interés. Un estudio demostró que hay dos reacciones que pueden producir la pérdida del doble enlace del colesterol: (1) reducción directa del doble enlace o (2) producción de cetona antes de la reducción del doble enlace, lo que da como resultado una isomerización distinta del hidrógeno en la C 5 sitio. Los sitios de hidrógeno 14 y 17α son más estables y experimentan cambios en la configuración β en abundancias mucho menores que el sitio de hidrógeno 5.
Técnicas de medición
GC / MS
El colestano se puede extraer de las muestras y medir en el GC / MS para cuantificar la abundancia relativa a otros compuestos orgánicos. Esta medición se realiza mediante la extracción de los esteranos en un disolvente no polar (por ejemplo, diclorometano o cloroformo ) y se purifica en una fracción " saturada " usando cromatografía de gases en columna de gel de sílice. Los isómeros de colestano eluirán de la columna en función del peso molecular y de diversas estereoquímicas, lo que dificulta la espectrometría de masas tradicional debido a la estrecha coelución de isómeros. Alternativamente, se puede medir el colestano usando experimentos de GC / MS / MS que se dirigen al fragmento m / z 217 (del ión molecular 372). Este método específico primero busca el ion molecular 372 del colestano, y luego fragmenta ese ion molecular más allá de su fragmento m / z 217 para mejorar la identificación de isómeros específicos.
Relaciones de isótopos de δ 13 C
Los valores de δ 13 C del colestano reflejan la composición de isótopos de carbono de los animales que crearon las moléculas de colesterol originales. Se entiende típicamente que la composición de isótopos de carbono animal es una función de su dieta; por lo tanto, la composición de isótopos de carbono del colestano también reflejaría este valor original de la dieta. Los valores de δ 13 C se pueden medir usando un cromatógrafo de gases acoplado a un IRMS.
De manera más general, los esteranos pueden usarse como un indicador de cambios ambientales. Un estudio ha presentado valores de δ 13 C de esteranos frente a hopanos y los utilizó para proponer cambios en la zona fótica durante el transcurso del Mioceno , ya que los cambios en el valor del isótopo deben ser el resultado del carbono inorgánico disuelto en el agua o del isótopo biológico. fraccionamiento .
Estudios de caso
Biomarcadores de la vida temprana
La presencia de colestano no indica necesariamente la presencia de animales, pero a menudo se usa junto con otros biomarcadores para notar el aumento de taxones distintos en el registro fósil; Con respecto a esto, un estudio midió la abundancia relativa de colestano frente a otros biomarcadores triterpenoides para demostrar el aumento de algas durante el Neoproterozoico .
Rastrear los orígenes reales del colestano dentro del registro fósil es un desafío, ya que la mayoría de las rocas de ese período de tiempo están muy metamorfoseadas y, por lo tanto, los biomarcadores potenciales están alterados térmicamente. Un estudio vinculó la fuente de colestano con un fósil ediacárico específico ( Dickinsonia) para proporcionar limitaciones a la clasificación taxonómica de la biota ediacariana como preludios evolutivos de la vida metazoica . Sin embargo, el colestano no es un marcador específico para los animales y se encuentra en la mayoría de los linajes eucariotas.
Ver también
Referencias
enlaces externos
- Colestanos en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .