Cholestane - Cholestane
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 Numérotation IUPAC
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| Noms | |
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Nom IUPAC
Cholestane
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Nom IUPAC préféré
(1 R ,3a S ,3b R ,9a S ,9b S ,11a R )-9a,11a-Diméthyl-1-[(2 R )-6-méthylheptan-2-yl]hexadécahydro-1 H -cyclopenta[ a ] phénanthrène |
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| Identifiants | |
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Modèle 3D ( JSmol )
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| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| Carte d'information de l'ECHA |
100.035.496 
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CID PubChem
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Tableau de bord CompTox ( EPA )
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| Propriétés | |
| C 27 H 48 | |
| Masse molaire | 372.681 g·mol -1 |
| Densité | 0,911 g/ml |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 vérifier ( qu'est-ce que c'est ?)
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| Références de l'infobox | |
Le cholestane est un triterpène tétracyclique saturé . Ce biomarqueur à 27 carbones est produit par diagenèse du cholestérol et est l'un des biomarqueurs les plus abondants dans l'histoire de la roche. La présence de cholestane dans les échantillons environnementaux est généralement interprétée comme un indicateur de la vie animale et/ou des traces d'O 2 , car les animaux sont connus pour produire exclusivement du cholestérol, et a donc été utilisé pour établir des relations évolutives entre les organismes anciens d'origine phylogénétique inconnue et les organismes modernes. taxons de métazoaires. Le cholestérol est fabriqué en faible abondance par d'autres organismes (par exemple, les rhodophytes , les plantes terrestres ), mais parce que ces autres organismes produisent une variété de stérols, il ne peut pas être utilisé comme indicateur concluant d'un taxon. On le trouve souvent dans l'analyse des composés organiques du pétrole .
Fond
Le cholestane est un biomarqueur animal saturé en C-27 que l'on trouve souvent dans les gisements de pétrole. C'est un produit diagénétique du cholestérol , qui est une molécule organique fabriquée principalement par les animaux et qui constitue environ 30 % des membranes cellulaires animales. Le cholestérol est responsable de la rigidité et de la fluidité membranaires , ainsi que du transport intracellulaire , de la signalisation cellulaire et de la conduction nerveuse . Chez l'homme, c'est aussi le précurseur des hormones (c'est-à-dire les œstrogènes , la testostérone ). Il est synthétisé via le squalène et prend naturellement une orientation stéréochimique spécifique (3β-ol, 5α (H), 14α (H), 17α (H), 20R). Cette orientation stéréochimique est généralement maintenue tout au long des processus diagénétiques, mais le cholestane peut être trouvé dans les archives fossiles avec de nombreuses configurations stéréochimiques.
Biomarqueur
Le cholestane dans les archives fossiles est souvent interprété comme un indicateur ( biomarqueur ) de la vie animale ancienne et est souvent utilisé par les géochimistes et les géobiologistes pour reconstituer l'évolution animale (en particulier dans l' histoire de la Terre précambrienne ; par exemple, Ediacaran , cryogénien et protérozoïque en général). L'oxygène moléculaire est nécessaire pour produire du cholestérol; ainsi, la présence de cholestane suggère une certaine trace d'oxygène dans le paléoenvironnement. Le cholestane n'est pas exclusivement dérivé de la diagenèse de molécules stéroïdes d'origine animale ; le cholestane peut également être associé à la présence, par exemple, de rhodophytes et d' embryophtes , bien que l'abondance de ce cholestane non métaozane soit inconnue. Les embryophytes produisent généralement une variété de stérols, qui sont collectivement connus sous le nom de phytotérols , et le cholestérol reste un composant mineur. En revanche, les bactéries produisent d'autres triterpénoïdes cycliques tels que les hopanoïdes et leurs produits diagénétiques, les hopanes, sont utilisés comme biomarqueurs bactériens.
Préservation
Le cholestérol a 256 stéréoisomères , mais un seul d'entre eux se forme naturellement dans la production de cholestérol (3β-ol, 5α (H), 14α (H), 17α (H), 20R) et est donc le principal stéréoisomère d'intérêt pour les mesures du cholestane. . Les écarts par rapport à cette stéréochimie reflètent souvent des biais de diagenèse , de maturation thermique et de conservation .
La diagenèse conduit généralement à la perte de groupes fonctionnels et de doubles liaisons dans les molécules organiques. Pour le cholestane en particulier, la diagenèse du cholestérol en cholestane produit une molécule totalement saturée par rapport à son homologue stéroïde . Ce processus se produit sans perte ni gain d'atomes de carbone et peut donc servir d'indicateur du stéroïde original produit par l'organisme dans l'environnement.
L'altération thermique peut également entraîner la perte de la chaîne latérale alcane en C 17 . Une expérience a démontré qu'en 4 semaines à 300 °C, le cholestane a subi une décomposition de 17 % de sa chaîne latérale alcane. En revanche, la structure polycyclique (C 1-17 ) est très stable thermiquement. Les processus diagénétiques peuvent également provoquer des déplacements de méthyle et une aromatisation .
Altération stéréochimique
Des processus diagénétiques supplémentaires peuvent altérer davantage la molécule de cholestane. Par exemple, le cholestane est sensible aux changements stéréochimiques au fil du temps par rapport à son isomère naturel. Ces changements peuvent être l'effet d'une altération thermique ou microbienne. L'altération thermique peut provoquer des changements dans la stéréochimie à la fois au centre chiral C 20 , ainsi qu'aux atomes d'hydrogène. Le rapport des stéréoisomères R/S est généralement rapporté comme une mesure de la « maturité thermique ». En revanche, la conversion de l'hydrogène au site C 5 de la configuration α → β reflète l'activité microbienne anaérobie et peut être comprise par des expériences de marquage isotopique sur des expériences microbiennes contrôlées métabolisant le stéroïde d'intérêt. Une étude a démontré qu'il y a deux réactions qui peuvent produire la perte de la double liaison du cholestérol-(1) réduction directe de la double liaison ou (2) production de cétone avant la réduction de la double liaison-résultant en une isomérisation distincte de l'hydrogène au C 5 emplacements. Les sites hydrogène 14 et 17α sont plus stables et subissent des changements de configuration dans des abondances beaucoup plus faibles que le site hydrogène 5.
Techniques de mesure
CPG/SM
Le cholestane peut être extrait des échantillons et mesuré sur le GC/MS pour quantifier l'abondance relative par rapport à d'autres composés organiques. Cette mesure est effectuée par extraction des stéranes dans un solvant non polaire (par exemple, le dichlorométhane ou le chloroforme ) et purifiés en une fraction « saturée » par chromatographie en phase gazeuse sur colonne de gel de silice. Les isomères du cholestane seront élués de la colonne en fonction du poids moléculaire et de diverses stéréochimies, ce qui complique la spectrométrie de masse traditionnelle en raison de la co-élution étroite des isomères. Alternativement, on peut mesurer le cholestane en utilisant des expériences de GC/MS/MS qui ciblent le fragment m/z 217 (de l'ion moléculaire 372). Cette méthode spécifique recherche d'abord l'ion moléculaire 372 du cholestane, puis fragmente cet ion moléculaire jusqu'à son fragment m/z 217 afin d'améliorer l'identification d'isomères spécifiques.
δ Rapports isotopiques 13 C
Les valeurs δ 13 C du cholestane reflètent la composition en isotopes du carbone des animaux qui ont créé les molécules de cholestérol d'origine. La composition isotopique du carbone animal est généralement comprise comme étant fonction de leur régime alimentaire ; par conséquent, la composition isotopique du carbone du cholestane refléterait également cette valeur alimentaire d'origine. Les valeurs de δ 13 C peuvent être mesurées à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse couplé à un IRMS.
Plus généralement, les stéranes peuvent être utilisés comme indicateur des changements environnementaux. Une étude a présenté les valeurs δ 13 C des stéranes par rapport aux hopanes et l'a utilisée pour proposer des changements dans la zone photique au cours du Miocène , car les changements dans la valeur isotopique doivent être soit le résultat du carbone inorganique dissous dans l'eau, soit de l' isotope biologique. fractionnement .
Études de cas
Biomarqueurs de la petite enfance
La présence de cholestane n'indique pas nécessairement la présence d'animaux, mais est souvent utilisée en conjonction avec d'autres biomarqueurs pour noter la montée de taxons distincts dans les archives fossiles ; à cet égard, une étude a mesuré l'abondance relative en cholestane par rapport à d'autres biomarqueurs triterpénoïdes pour démontrer la montée des algues au cours du Néoprotérozoïque .
Il est difficile de retracer les origines réelles du cholestane dans les archives fossiles, car la plupart des roches de cette période sont fortement métamorphisées et, par conséquent, les biomarqueurs potentiels sont thermiquement altérés. Une étude a lié la source de cholestane à un fossile d' Édiacarien spécifique ( Dickinsonia) pour fournir des contraintes à la classification taxonomique du biote d'Édiacarien en tant que préludes évolutifs à la vie des métazoaires . Le cholestane n'est cependant pas un marqueur spécifique pour les animaux et se trouve dans la plupart des lignées eucaryotes.
Voir également
Les références
Liens externes
- Cholestanes à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis