生物化学资料：2.脂类

1、第二单元 脂类 Lipids一、脂类的概念不溶于水而能被乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂抽提出的化合物，统称脂类。脂类包括油脂（甘油三脂）和类脂（磷脂、蜡、萜类、甾类）。二、分类（1）单纯脂：脂肪酸与醇类形成的酯，甘油酯、鞘脂、蜡（2）复合脂：甘油磷脂、鞘磷脂。（3）萜类和甾类及其衍生物：不含脂肪酸，都是异戊二烯的衍生物。（4）衍生脂：上述脂类的水解产物，包括脂肪酸及其衍生物、甘油、鞘氨醇等。（5）结合脂类：糖脂、脂蛋白三、脂类的生物学功能脂类的生物学功能也多种多样：生物膜的结构组分(甘油磷脂和鞘磷脂，胆固醇、糖脂)；能量贮存形式(动物、油料种子的甘油三酯)；激素、维生素和色素的前体(萜类、固醇

2、类)；生长因子；抗氧化剂； 化学信号(如DAG )；参与信号识别和免疫（糖脂）；动物的脂肪组织有保温，防机械压力等保护功能，植物的蜡质可以防止水分的蒸发。四、脂肪酸及其衍生物（一）脂肪酸绝大多数的脂肪酸含有偶数个碳原子，形成长而不分支的链(也有分支的或含环的脂肪酸)。不饱和脂肪酸有顺式和反式两种异物体。但生物体内大多数是顺式结构。不饱和脂肪酸中，反式双键会造成脂肪酸链弯曲，分子间没有饱和脂肪酸链那样结合紧密。因此，不饱和脂肪酸的熔点低。脂肪酸(主要是豆蔻酸与棕榈酸)可以与蛋白质共价相连，形成脂酰蛋白(acyloted protein)，脂酰基团能促进膜蛋白与疏水环境间的相互作用。1、必需脂肪酸

3、（essential fatty acids）植物和细菌可以利用乙酰CoA合成所需的全部脂肪酸。哺乳动物既可从食物中获得大部分脂肪酸，也可以合成饱和脂肪酸和一些单不饱和脂肪酸，但是，哺乳动物不能合成多不饱和脂肪酸（如亚油酸和亚麻酸），称为必需脂肪酸。亚油酸和亚麻酸必须从植物中获取。花生四烯酸可由亚油酸在体内合成。2、皂化值（评估油的质量）完全皂化1克油脂所需KOH的毫克数，称皂化值。可用来评估油脂的质量。3、酸值（酸败程度）中和1克油脂中的游离脂肪酸所消耗的KOH毫克数。4、碘值（不饱和键的多少）100克油脂吸收碘的克数。（二）类二十烷酸也称类花生酸（eicosanoid），包括前列腺素类(p

4、rostaglandin)，凝血恶烷类(thromboxane)和白细胞三烯类(leucotriene)是一大类由许多哺乳动物组织产生的激素类的物质。它们只在产生的器官中起作用，所以称为自泌调控分子，而不是激素。大多数的类二十烷酸是花生四烯酸的衍生物。花生四烯酸也称5,8,11,14-二十碳四烯酸(eicosatetraenoio acid)，是由亚油酸合成后加上一个二碳单位、引入两个双键而生成的。1.前列腺素类前列腺素类是花生四烯的衍生物。有一个环戊烷结构，C11、C15位点各有一个-OH。PGE在C9位上有一个C=O(carbonyl group)，PGF在C9上有一个-OH。角注数学表明

5、分子中双键的数目，PG2类前列腺素是人类中最重要的前列腺素。前列腺素参与许多生理过程的调节控制，促进炎症反应，参与生殖过程(如排卵、受孕和分娩时子宫的收缩)，参与消化。2.凝血恶烷类(thromboxanes)凝血恶烷类也是花生四烯酸的衍生物。与其他类二十烷酸不同的是凝血恶烷类有环醚结构。凝血恶烷A2(TxA2)是该类化合物中最重要的一种，它主要由血小板产生，促进血小板凝聚和平滑肌收缩。3.白细胞三烯（leucotriene,LT）是花生四烯酸的羟基脂肪酸衍生物。最初是在白细胞中发现的，并且有三烯结构，故名白细胞三烯。LTC4、LTD4和LTE4是过敏性反应的慢反应物质的组分，在炎症反应起积极

6、作用，促进白细胞趋向破坏组织。五、脂酰甘油因为不带电荷，有时也称中性脂(neutral fats)，包括简单三脂酰甘油和混合三脂酰甘油。六、磷脂磷脂是重要的两亲物质，它们是生物膜的重要组分、乳化剂和表面活性剂(表面活性剂是能降低液体，通常是水的，表面张力，沿水表面扩散的物质)。磷脂有两类：甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。甘油磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇(如胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇)组成。鞘氨醇磷脂只是以鞘氨醇代替了甘油。（一） 甘油磷脂天然存在的甘油磷脂都是L-构型。1.结构与分类依照氨基醇的不同可分以下几类： （1）磷脂酰胆碱（卵磷脂，PC）：极性头为HO-CH2CH2-N+（CH3）3（

7、胆碱），主要存在于大豆等植物材料，脑、精液、肾上腺、红细胞，蛋卵黄（810%）等动物组织。可控制肝脂代谢，防止脂肪肝的形成。（2）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（PE）：极性头为HO-CH2CH2-N+H3（乙醇胺）。（3）磷脂酰丝氨酸（PS）：极性头为丝氨酸，参与血液凝固。（4）磷脂酰肌醇（PI）：极性头为肌醇，存在于哺乳类的细胞膜中，其衍生物参与细胞信号转导。（5）磷脂酰甘油（PG）：在细菌的细胞膜中含量丰富，是心磷脂的极性头部。（6）二磷脂酰甘油（心磷脂）：主要存在于心肌线粒体和细菌的细胞膜。2.甘油磷脂的性质1.极性：含极性头、非极性尾。2.带电性（可用于分离纯化）。（二）鞘磷脂 高等动物组织

8、中含量较丰富。1.组成：一个鞘氨醇；一个脂肪酸；一个磷酸；一个胆碱或乙醇胺。2.结构与性质鞘磷脂极性头部分是磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺。鞘脂类含有一个长的氨基醇，是动植物生物膜的重要组分。除了动物细胞膜外，鞘磷脂在神经细胞的髓鞘中含量最丰富。鞘磷脂结构与甘油磷脂相似，因此性质与甘油磷脂基本相同。3.鞘氨醇已发现约30种，基本结构为2-氨基-4-十八碳烯-1.3-二醇，可还原为二氢鞘氨醇。4.神经酰胺鞘脂类的核心结构是神经酰胺（ceramide），由鞘氨醇氨基以酰胺键与长链（1826C）脂肪酸的羟基相连。在鞘磷脂中，神经酰胺1位的-OH被磷酸胆碱(phosphorylcholine)或磷酸乙醇胺(

9、phosphorylethanolamine)的磷酸基因酯化。七、结合脂类（一）糖脂（glycolipid） 1.糖脂的结构包括甘油醇糖脂和N-脂酰神经鞘氨醇糖脂（神经酰胺糖脂）。神经酰胺糖脂也称鞘糖脂。在鞘糖脂中，单糖、双糖或寡糖通过O-糖苷键与神经酰胺相连，重要的鞘糖脂有脑苷脂(cerebroside)、硫脑苷脂(sulfatide)和神经节苷脂(ganglioside)。（1）脑苷脂（中性糖鞘脂类）：是单糖与神经酰胺形成的糖脂，是非离子型的。半乳糖脑苷脂(galatocerebroside)几乎全部存在于脑的细胞膜中。脑苷脂被硫酸化后称为硫脑苷脂，在生理pH下带负电荷。（2）神经节苷脂（

10、酸性糖鞘脂类）：寡糖链(带有一个或多个唾液酸残基)与神经酰胺形成的鞘糖脂称为神经节苷脂，最初是从神经组织中分离到的，在其它组织中也有分布。神经节苷脂的命名含有M、D、T和角注数字，M、D、T分别表示含有一个、两个、三个唾液酸，数字表示在糖链上的位置。在脑灰质和胸腺中含量高。中枢神经系统某些神经元膜的特征性脂，可能与通过神经元的神经冲动传递有关。人的神经系统细胞膜至少有15种神经节苷脂，它们的生物功能尚未完全了解。2.糖脂的生物学功能糖脂的功能还不十分清楚，有些动物细胞膜上的糖脂分子能与细菌毒素以及细菌细胞结合，起受体的作用。（1）维持细胞结构的刚性。（2）抗原的化学标记，如血型抗原。人的A、B

11、、O血型差异在于糖链末端残基。现在临床上正研究用酶促降解B抗原或A抗原的末端残基Gal或GalNAc，从而增加O抗原的血液来源。（3）细胞分化阶段可鉴定的化学标记，可能与糖链的长短有关。（4）调节细胞的正常生长，与正常细胞转化成肿癌细胞有关。肿瘤Cell的神经节苷脂糖链比正常Cell的短。（5）授予细胞与其它生物活性物质的反应性倾向。（6）鞘脂贮积病(sphingolipld storage disease, sphingolipidose)溶酶体贮积病是由于降解某种特定代谢物的酶发生遗传性缺陷造成的。一些溶解体贮积病与鞘脂代谢有关，也称鞘脂贮积病，常见的就是Tay-sochs神经节苷GM2贮

12、积病，这是由于降解它的b-hexosaminidaseA(b-氨基己糖苷酶)缺陷造成的。当细胞积累GM2时就溶胀最终死亡，Tay-Sachs综合症(失明，肌肉萎缩，抽搐，精神错乱)，通常在出生数月后表现出来。diseasesympternAccumulating spluingolipidEnzyme deficiencyTay-sachs diseaseBlindnessMuscle weaknessSeizuresMental retardationGanglioside GM2b-hexosaminidoseAGaucheris diseaseMental retardations,Li

13、ver and spleen enlargementEresion of cong bonesGlucocerebosileb-glucosidaseNiemann-Pick diseaseMontal retardutionsphingomyelinsphingomylinase（二） 脂蛋白（lipoprotein）1.血浆脂蛋白根据密度来分类：（1）乳糜微粒，密度非常低，从小肠运输甘油三酯和胆固醇脂到组织肌肉和adipose组织。（2）极低密度脂蛋白VLDL(0.951.006g/cm3)，在肝脏中生成，将脂类运输到组织中，当VLDL被运输到全身组织时，被分解为三酰甘油、脱辅基蛋白和磷脂

14、，最后，VLDL被转变为低密度脂蛋白。（3）低密度脂蛋白(LDL，1.0061.063g/cm3)，把胆固醇运输到组织，经过一系列复杂的过程，LDL与LDL受体结合并被细胞吞食。（4）高密度脂蛋白(HDL，1.0631.210g/cm3)，也是在肝脏中生成，可能负责清除细胞膜上过量的胆固醇。当血浆中的卵磷脂：胆固醇酰基转移酶(Lecithin cholesterol acyltransferase, LCAT)将卵磷脂上的脂肪酸残基转移到胆固醇上生成胆固醇脂时，HDL将胆固醇脂动输到肝。肝脏将过量的胆固醇转化为胆汁酸。2.脂蛋白与动脉粥样硬化(atherosclerosis)动脉粥样硬化是一个

15、慢性病，在此过程中，粥样物质逐渐沉积在动脉的内壁上，这些沉积物称为Plaque(蚀斑)，在plaque形成过程中，平滑肌细胞、巨噬细胞和各种细胞残渣逐渐聚集。当巨噬细胞中吞食了大量脂类物质(主要是胆固醇和胆固醇脂)它们就成为粥样化细胞。最后，粥样硬化斑钙化(calcify)突入动脉腔，阻止血液流动，大脑、心、肺等器官就会缺氧和营养。冠状动脉粥样硬化病是最常见的一种，由于缺氧和营破坏了心肌。Plaque中的胆固醇大部分是来自粥样细胞吞噬的LDL。因此，毫不奇怪，高水平的血浆LDL与冠状动脉粥样症直接相关(LDL含有大量的胆固醇及胆固醇脂)，其它相关因素还包括高脂类饮食、吸烟、抑郁和缺少运动，高水

16、平的血浆HDL与代几率的冠状动脉病有关。肝细胞是唯一具有HDL受体的细胞。可粥样化的细胞具有LDL受体，当LDL与受体结合后这些细胞就通过胞吞作用吞食LDL。在正常情况下，进入细胞中的LDL释放出的胆固醇和其它脂类可用于细胞结构和代谢上的需要。通常情况下LDL受体功能是高度调控的，吞入相对大量的LDL后，LDL受体合成就降低。巨噬细胞却不同，LDL受体的合成并不降低，粥样硬化斑中的巨噬细胞含有高水平的LDL受体，而且对氧化破坏的LDL仍有亲和力。抗坏血酸(Vc)和VE都是抗氧化剂，能抑止粥样斑的形成。八、萜类和固醇类化合物可以统称为类异戊二烯类(isoprenoid)，是由乙酰-CoA经由异戊

17、二烯焦磷酸生成的。（一）萜类一些真核蛋白质合成后经过异戊二烯化，常见的异戊二烯基团就是farnesyl和geranylgeranyl group。 （二）固醇类结构：含有环戊烷多氢菲母核的一类醇、酸及其衍生物。包括：固醇、固醇衍生物。1.胆固醇（二氢胆固醇、7-脱氢胆酸、胆固醇酯）以游离或酯的形态存在于一切动物组织中，植物中没有。是最早由从动物胆石中分离出的固醇。（1）结构C3 羟基，C10和C13各一个甲基，C5与C6间一个双键，C17异辛烷。（2）性质 白色、斜方晶体；醇基可与脂酸成酯（棕榈酸、硬脂酸、油酸）；双键可加氢。（3）分布及功能a. 70千克人体含140克左右，1/4在脑及神经组织中，肝、肾含量较多。肾上腺、卵巢等合成固醇激素的腺体含量也较多，可达15%。血清中含量升高，会增加患心血管疾病的可能性。b. 胆固醇是生物膜的重要成分，羟基极性端分布于膜的亲水界面，母核及侧链深入膜双层，控制膜的流动性，阻止磷脂在相变温度以下时转变成结晶状态，保证膜在低温