生化chapter 02 lipids

1、第二章第二章脂类脂类what is the structure, chemistry, and biological function of lipids?第一节第一节 引言引言一、定义一、定义三、功能三、功能二、分类二、分类一、脂类的概念一、脂类的概念l脂类脂类又称又称脂质，脂质，是脂肪与类脂的总称是脂肪与类脂的总称l不溶于水，而能溶于有机溶剂不溶于水，而能溶于有机溶剂l最常见的脂类物质是最常见的脂类物质是脂肪，脂肪，是由高级脂肪酸与是由高级脂肪酸与甘油所形成的酯甘油所形成的酯二、脂类的分类二、脂类的分类l脂类按脂类按化学组成化学组成可分为单纯脂类、复合脂类、可分为单纯脂类、复合脂类、萜类和

2、类固醇、脂类衍生物和结合脂萜类和类固醇、脂类衍生物和结合脂l根据脂类是根据脂类是否只含甘油和脂肪酸否只含甘油和脂肪酸，也可将脂，也可将脂类分为真脂和类脂两大类类分为真脂和类脂两大类l根据脂类在根据脂类在水中和水界面上的行为不同水中和水界面上的行为不同，又，又可以把它分为非极性和极性两大类可以把它分为非极性和极性两大类 三、脂类的功能三、脂类的功能（储存性脂质）（储存性脂质）l脂类中的脂肪是生物体内主要的脂类中的脂肪是生物体内主要的能量贮存物质能量贮存物质和重和重要的要的代谢燃料代谢燃料（结构性脂质）（结构性脂质）l机体表面的脂类物质可作为生物体对外界的机体表面的脂类物质可作为生物体对外界的屏障

3、屏障l脂类是脂类是构成细胞生物膜系统构成细胞生物膜系统的主要组成物质的主要组成物质（活性脂质）（活性脂质）l脂类物质有助于食物中脂类物质有助于食物中脂溶性维生素脂溶性维生素（a a、d d、e e、k k）的消化和吸收，为动物机体提供的消化和吸收，为动物机体提供必需脂肪酸必需脂肪酸l胞内信号，载体等胞内信号，载体等triacylglycerol molecules store energy more efficiently than glycogen. triacylglycerols are hydrophobic so they coalesce into compact, anhydro

4、us droplets within cells. because glycogen binds a substantial amount of water, the anhydrous triacylglycerols store an equivalent amount of energy in about one-eighth of glycogens volume.triacylglycerol molecules are less oxidized than carbohydrate molecules. so they release more energy when they a

5、re degraded.alternative important function of fats is to provide insulation in low temperature. 第二节脂类的结构和性质第二节脂类的结构和性质1 1、脂肪酸、脂肪酸3 3、磷脂、磷脂2 2、脂酰甘油和蜡、脂酰甘油和蜡4 4、糖脂、糖脂5 5、萜类与类固醇、萜类与类固醇6 6、脂蛋白、脂蛋白l脂肪酸脂肪酸: :长链烃一端的烃分子中的氢原子被长链烃一端的烃分子中的氢原子被羧基羧基取取代后的化合物代后的化合物l结构通式结构通式:r-cooh:r-cooh，r r指指长链的烷烃或含双键的烯烃长链的烷烃或含双键

6、的烯烃l脂肪酸的烃链以脂肪酸的烃链以直链直链为主为主l天然脂类中的脂肪酸所含的碳原子数目大多数是天然脂类中的脂肪酸所含的碳原子数目大多数是偶偶数数的的l常见的脂肪酸为含常见的脂肪酸为含1616个或个或1818个碳原子的脂肪酸个碳原子的脂肪酸l脂肪酸根据所含碳链的种类分为脂肪酸根据所含碳链的种类分为饱和脂肪酸饱和脂肪酸和和不饱不饱和脂肪酸和脂肪酸两类：两类：仅含碳仅含碳- -碳单键的称为饱和脂肪酸碳单键的称为饱和脂肪酸，如硬脂酸、软脂酸等；如硬脂酸、软脂酸等；不饱和脂肪酸则含碳不饱和脂肪酸则含碳- -碳双键碳双键1.1 1.1 脂肪酸的定义和基本结构脂肪酸的定义和基本结构必需脂必需脂肪酸肪酸1.

7、2 1.2 脂肪酸的类别与标注（脂肪酸的类别与标注（饱和？位置？异构？必需？饱和？位置？异构？必需？）棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸花生四烯酸1.3 1.3 脂肪酸的理化性质脂肪酸的理化性质company logo1.4 1.4 脂肪酸的类型与生理学功能脂肪酸的类型与生理学功能2.1 2.1 三脂酰甘油三脂酰甘油l脂酰甘油，又称脂酰甘油酯，是脂酰甘油，又称脂酰甘油酯，是脂肪酸脂肪酸与与丙三丙三醇（即甘油）醇（即甘油）作用所形成的酯作用所形成的酯 l甘油即甘油即丙三醇丙三醇，为无色粘稠甜味液体，为无色粘稠甜味液体l能与水或酒精混溶，不溶于氯仿、乙醚及苯等能与水或酒精混溶，不溶于氯仿、乙醚及苯等l在硫酸氢

8、钾、五氧化二磷作用下加热可生成丙在硫酸氢钾、五氧化二磷作用下加热可生成丙烯醛，成为有刺激性臭味的气体，这一反应常用烯醛，成为有刺激性臭味的气体，这一反应常用于鉴定甘油于鉴定甘油l甘油是许多化合物的甘油是许多化合物的良好溶剂良好溶剂，具有较强的吸，具有较强的吸湿性湿性 ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch3ch2cooh脂肪脂肪酸酸1ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch3ch2cooh脂肪脂肪酸酸2h2o二酯酰甘油二酯酰甘油甘油（丙三醇）甘油（丙三醇）ch2ohchohch2ohh

9、2och2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch2ch3ch2cooch2chohch2oh单酯酰单酯酰甘油甘油三酯酰甘油三酯酰甘油2.2 2.2 三脂酰甘油形成历程三脂酰甘油形成历程l简单三脂酰甘油简单三脂酰甘油: :三脂酰甘油中的三个脂肪酸都相三脂酰甘油中的三个脂肪酸都相同同l混合三脂酰甘油混合三脂酰甘油: :两个或三个都不相同两个或三个都不相同2.3 2.3 三脂酰甘油的类型三脂酰甘油的类型溶解度溶解度 不溶于水，而溶不溶于水，而溶于非极性溶剂。甘油二酯和于非极性溶剂。甘油二酯和甘油单酯由于含有羟基，可甘油单酯由于含有羟基，可形成高度分散态，分

10、散后形形成高度分散态，分散后形成的小微粒称为微团成的小微粒称为微团光学性质光学性质 甘油三酯的甘油三酯的1 1，3 3上的脂肪酸不同时，有光上的脂肪酸不同时，有光学活性学活性熔点熔点 甘油三酯的熔点由甘油三酯的熔点由其脂肪酸的组成决定其脂肪酸的组成决定2.4 2.4 三脂酰甘油的理化性质三脂酰甘油的理化性质l水解反应与皂化反应水解反应与皂化反应l酸败和酸值（酸价）酸败和酸值（酸价）l卤化作用和碘价卤化作用和碘价l氢化氢化2.4 2.4 三脂酰甘油的理化性质三脂酰甘油的理化性质水解反应与皂化反应水解反应与皂化反应l皂化反应：皂化反应：在碱性条件下生成脂肪酸盐和醇在碱性条件下生成脂肪酸盐和醇的反应

11、的反应l皂化值：皂化值：皂化皂化1 g1 g甘油三酯所需甘油三酯所需kohkoh的毫克的毫克数数56.1nvwl皂化值皂化值 = = 水解反应与皂化反应水解反应与皂化反应酸败和酸值（酸价）酸败和酸值（酸价）l酸败：酸败：脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气中会产脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气中会产生难闻的气味生难闻的气味l原因是脂类长期在光和热的作用下，会发生水原因是脂类长期在光和热的作用下，会发生水解反应而放出游离的脂肪酸，含不饱和键的游离解反应而放出游离的脂肪酸，含不饱和键的游离脂肪酸被氧化、断裂生成醛、酮及低分子量脂肪脂肪酸被氧化、断裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，从而产生臭味酸，从而产生臭味l酸值

12、：酸值：中和中和1 g1 g油脂中游离脂肪酸所消耗的油脂中游离脂肪酸所消耗的kohkoh的毫克数的毫克数卤化作用和碘价卤化作用和碘价l卤化作用：卤化作用：指油脂中不饱和双键与卤素发生加指油脂中不饱和双键与卤素发生加成，生成卤代脂肪酸的反应成，生成卤代脂肪酸的反应l碘价：碘价：指在油脂的卤化作用中，指在油脂的卤化作用中，100 g100 g油脂与碘油脂与碘发生加成反应所需碘的克数，也称作发生加成反应所需碘的克数，也称作碘值碘值1001000127wvml碘值碘值 = = 氢化氢化l氢化：氢化：指在催化剂（如金属指在催化剂（如金属nini）的作用下，甘）的作用下，甘油三酯中的不饱和双键与氢发生加成

13、反应油三酯中的不饱和双键与氢发生加成反应ch2choch2oocccooo(ch2)7(ch2)7chchchch(ch2)7ch3(ch2)7ch3(ch2)7chch(ch2)7ch3nichoch2ch2ooccch(ch2)16ch3(ch2)16ch3(ch2)16ch3oooh3h2l不饱和甘油三酯不饱和甘油三酯l饱和甘油三酯饱和甘油三酯l蜡不溶于水，在生物体内常与脂肪共同存在，蜡不溶于水，在生物体内常与脂肪共同存在，是是高级脂肪酸高级脂肪酸与与高级一元醇高级一元醇（直链或环状饱和或（直链或环状饱和或不饱和醇）或不饱和醇）或固醇固醇所形成的酯所形成的酯l根据来源的不同，蜡可以分为动

14、物蜡和植物蜡根据来源的不同，蜡可以分为动物蜡和植物蜡2.5 2.5 蜡蜡 phosphoglycerides 甘油醇磷脂甘油醇磷脂 are molecules that contain glycerol, fatty acids, phosphate, and an alcohol such as choline. sphingomyelin 鞘氨醇磷脂鞘氨醇磷脂 differ from phosphoglycerides in that they contain sphingosine instead of glycerol.3 3 磷脂的分类磷脂的分类company logo磷脂在细胞膜中

15、的分布磷脂在细胞膜中的分布液态膜（溶胶）液态膜（溶胶）固态膜（凝胶）固态膜（凝胶）转相温度转相温度转相温度转相温度转相温度转相温度（约（约101025250 0c)c)磷脂与细胞膜结构转换磷脂与细胞膜结构转换membrane are asymmetric structuremembrane undergo phase transition3.13.1 甘油磷脂甘油磷脂l形成：形成：甘油的第三个羟基被磷酸酯化，其他两甘油的第三个羟基被磷酸酯化，其他两个被脂肪酸酯化个被脂肪酸酯化l特点：特点：具有极性的头部和非极性的尾部具有极性的头部和非极性的尾部, ,所以这所以这类化合物又称为两性脂类或极性脂类

16、，是构成生类化合物又称为两性脂类或极性脂类，是构成生物膜结构的基本特征之一物膜结构的基本特征之一l举例举例: : 磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（脑磷脂） 极性头极性头易溶易溶于水于水非极性尾非极性尾不易溶不易溶于水于水3.13.1 甘油磷脂甘油磷脂company logol phosphatidic acid, glycerol-3-phosphate esterified by two fatty acidsl phosphatidylcholine (pc or lecithin 卵磷脂), 磷脂酰胆碱l phosphatidylethan

17、olamine (pe), 磷脂酰乙醇胺，与血液凝结有关l phosphatidylserine (ps), 磷脂酰丝氨酸，来自血小板和损伤组织，引起损伤表面凝血酶原的活化l diphosphatidylglycerol (dpg or cardiolipin 心磷脂), 二磷脂酰甘油l phosphatidylinositol (pi), 磷脂酰肌醇 （1 1）磷脂酰胆碱）磷脂酰胆碱c ch h2 2o oc cc ch hc ch h2 2o oo oc cr r1 1r r2 2o oo op po oo oh ho ox xx x前体为胆碱：前体为胆碱：x x= = （1 1）磷脂酰胆

18、碱）磷脂酰胆碱（2 2）磷脂酰乙醇胺）磷脂酰乙醇胺x x前体为胆胺前体为胆胺 ：ho-chho-ch2 2chch2 2-nh-nh3 3+ +x x= = chch2 2chch2 2-nh-nh3 3+ +c ch h2 2o oc cc ch hc ch h2 2o oo oc cr r1 1r r2 2o oo op po oo oh ho ox x（3 3）磷脂酰丝氨酸）磷脂酰丝氨酸丝氨酸丝氨酸 乙醇胺乙醇胺 胆碱胆碱 （4 4）磷脂酰肌醇）磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇眼镜蛇毒成份眼镜蛇毒成份毒素为毒蛋白-cobrotoxin，分子量为6949、心脏毒素cardiotoxin及磷酯

19、酵素a。 中毒症状中毒症状毒蛋白cobrotoxin作用于运动神经支配的横纹肌，使其痉挛而麻痹，与箭毒素作用相同。同时具有心脏毒素（cardiotoxin）为细胞毒性，动物实验上可以使平滑肌及心肌停止收缩，使血压下降，也会破坏局部组织引起细胞坏死及局部红肿痛，另富含磷磷酯酵素酯酵素a可分解磷酯质，而引起间接溶血作用。缩醛磷脂血小板激活因子3.23.2 鞘氨醇磷脂类鞘氨醇磷脂类l作用：作用：植物和动物细胞膜的重要组分植物和动物细胞膜的重要组分 l分布：分布：在神经组织和脑内含量较高在神经组织和脑内含量较高 l特点：特点：具有一个极性头和两个非极性尾，但不具有一个极性头和两个非极性尾，但不含有甘油

20、。它们是由一分子脂肪酸、一分子鞘含有甘油。它们是由一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇或其衍生物以及一分子极性头醇组成氨醇或其衍生物以及一分子极性头醇组成l代表物：代表物：神经鞘磷脂神经鞘磷脂鞘氨醇鞘脂类鞘磷脂脑苷脂红细胞糖苷酯神经节苷脂神经酰胺鞘氨醇鞘磷脂鞘磷脂脑苷脂脑苷脂l糖脂糖脂是一类含糖类残基的结合脂质是一类含糖类残基的结合脂质l糖脂分为两大类：鞘糖氨脂、甘油糖脂糖脂分为两大类：鞘糖氨脂、甘油糖脂l鞘糖氨脂分鞘糖氨脂分: :中性糖鞘脂和酸性糖鞘脂中性糖鞘脂和酸性糖鞘脂 4 4 糖脂糖脂4.1 4.1 鞘糖氨脂鞘糖氨脂l鞘糖氨脂是神经酰胺伯醇基的氢被糖基取代后鞘糖氨脂是神经酰胺伯醇基的氢被糖基取代

21、后形成的化合物形成的化合物4.1 4.1 鞘糖氨脂鞘糖氨脂4.2 4.2 甘油糖脂甘油糖脂l甘油糖脂主要存在于动植物及微生物的细胞组织中甘油糖脂主要存在于动植物及微生物的细胞组织中 半乳甘油二脂半乳甘油二脂二半乳糖甘油二脂二半乳糖甘油二脂4.2 4.2 甘油糖脂甘油糖脂二甘露甘油二脂二甘露甘油二脂4.2 4.2 甘油糖脂甘油糖脂5.1 5.1 萜类萜类l萜类是构成香精油的主要成分，其基本结构单元是萜类是构成香精油的主要成分，其基本结构单元是异戊二烯异戊二烯l根据分子中含有异戊二烯单位的数量，萜类又可以根据分子中含有异戊二烯单位的数量，萜类又可以分为分为单萜、倍半萜、双萜单萜、倍半萜、双萜以及以

22、及三萜三萜和和四萜四萜等等l萜类的萜类的通式为通式为(c(c5 5h h8 8) )n n，n n一般为一般为2 28 8，其结构呈线，其结构呈线状、环状或二者兼具状、环状或二者兼具l例如：樟脑，维生素例如：樟脑，维生素a a，柠檬醛，柠檬醛dmappipp (c5)( c5 ) 焦磷酸香叶酯(geranyl pyrophosphate, gpp) 焦磷酸金合欢酯 (farnesyl-pp, fpp)ipp 焦磷酸香叶基香叶酯(geranylgeranyl-pp, ggpp)ipp 焦磷酸香叶基金合欢酯(geranylfranesyl-pp, gfpp)( c15 )( c20 )( c25

23、)ipp ( c10 ) 单 萜(monoterpenoids) 倍 半 萜(sesquiterpenoids) 二 萜 (diterpenoids) 二 倍 半 萜(sesterterpenoids) 角沙烯(squalene)( c30 )x 2 三 萜(triterpenoids)( c30 ) 甾族类(steroids)x 2 类胡萝卜素(caroterpenoids)( c40 )5.2 5.2 萜类的相互转换萜类的相互转换l类固醇类即甾族化合物，广泛存在于动植物组织类固醇类即甾族化合物，广泛存在于动植物组织中，包括固醇及固醇衍生物中，包括固醇及固醇衍生物l类固醇化合物是以环戊烷多氢菲为基本骨架，在类固醇化合物是以环戊烷多氢菲为基本骨架，在c c1010和和c c1313上常连有甲基，上常连有甲基，c c3 3位上有一个羟基，位上有一个羟基，c1717位位上含有上含有8 81010个碳原子形成的碳氢链个碳原子形成的碳氢链5.3 5.3 类固醇类类固醇类5.3 5.3 类固醇类类固醇类环戊烷多氢菲的一元醇及其衍生物，可看成是环戊烷多氢菲的一元醇