脂质基础知识

1、2021/3/171本章主要内容本章主要内容: 一、什么是脂质一、什么是脂质? 二、脂肪酸二、脂肪酸 三、三酰甘油和蜡三、三酰甘油和蜡 四、脂质过氧化作用四、脂质过氧化作用 五、磷脂五、磷脂 六、糖脂六、糖脂 七、萜和类固醇七、萜和类固醇 八、脂蛋白八、脂蛋白 九、脂质的提取、分离与分析九、脂质的提取、分离与分析第二章第二章:脂质脂质2021/3/172脂质的定义脂质的定义 脂质（也译脂类或类脂）脂质（也译脂类或类脂）,是一类低溶于是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子,大多数是脂肪酸和醇所形成的酯类及其大多数是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。衍生物

2、。2021/3/173脂质的分类脂质的分类化学组成化学组成单纯脂质单纯脂质复合脂质复合脂质衍生脂质衍生脂质取代烃固醇类萜其它脂质皂化性质皂化性质可皂化脂质可皂化脂质不可皂化脂质不可皂化脂质极性极性极性脂质极性脂质非极性脂质非极性脂质生物功能生物功能储存脂质储存脂质结构脂质结构脂质活性脂质活性脂质根据脂质在水中和水界面上的行为不同磷脂、糖脂磷脂、糖脂2021/3/174CHCH2 2OCROCR1 1O OCHCH2 2CHCHOCROCR2 2O OOCROCR3 3O O2021/3/175几种糖脂和硫酯几种糖脂和硫酯2,3-2,3-双酰基双酰基-1-1- -D-D-葡萄糖葡萄糖-D-D-甘

3、油甘油6-6-亚硫酸亚硫酸-6-6-脱氧脱氧- - - -葡萄糖甘油二酯葡萄糖甘油二酯( (硫酯硫酯) )2,3-2,3-双酰基双酰基-1-(-1-( -D-D-半乳糖基半乳糖基-1,6- -1,6- -D-D-半乳糖基）半乳糖基）-D-D-甘油甘油2021/3/1762021/3/177脂质的生物学作用脂质的生物学作用1、贮存脂质、贮存脂质:三酰甘油和蜡三酰甘油和蜡2、结构脂质、结构脂质:生物膜的骨架生物膜的骨架;具有极性头部（亲具有极性头部（亲 水）水）和非极性尾部（亲脂）的分子称之两亲化合物。和非极性尾部（亲脂）的分子称之两亲化合物。3、活性脂质、活性脂质:小量的细胞成分小量的细胞成分,

4、但具有专一的重但具有专一的重 要要生物活性生物活性,如类固醇激素、萜类化合物等。如类固醇激素、萜类化合物等。醇基、含氮碱、磷醇基、含氮碱、磷酸基等酸基等脂肪酸和脂肪胺的烃链脂肪酸和脂肪胺的烃链2021/3/178脂肪酸脂肪酸脂肪酸的种类及简写符号脂肪酸的种类及简写符号: 分为饱和脂肪酸、单不分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸;偶数碳与奇数碳偶数碳与奇数碳脂肪酸（脂肪酸（奇数碳脂肪酸含量极少奇数碳脂肪酸含量极少!）;简写符号用简写符号用碳数碳数:双键数双键位号双键数双键位号(含顺反式含顺反式)表示表示,如如18:2 9c,12c 。天然脂肪酸的结构特点天然脂

5、肪酸的结构特点:碳骨架、饱和度、双键位碳骨架、饱和度、双键位置和构象。置和构象。脂肪酸盐与乳化作用脂肪酸盐与乳化作用 P872021/3/179Structure of fatty acid saturated fatty acid unsaturated fatty acid2021/3/1710structure2021/3/1711脂肪酸饱和脂肪酸饱和脂肪酸:软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）。不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸含1个双键（油酸）含2个双键（亚油酸）含3个双键（亚麻酸）含4个双键（花生四烯酸）2021/3/1712脂肪酸物理性质脂肪酸物理性质溶解度溶解度:非极性烃链是造成脂肪酸在水

6、中溶非极性烃链是造成脂肪酸在水中溶解度低的原因解度低的原因;烃链愈长溶解度愈低。羧基烃链愈长溶解度愈低。羧基是极性的是极性的,在中性在中性pH时电离时电离,因此短链脂肪因此短链脂肪酸（少于酸（少于10碳）略能溶与水。碳）略能溶与水。熔点熔点:脂肪酸和含脂肪酸的化合物的熔点受脂肪酸和含脂肪酸的化合物的熔点受烃链的长度和不饱和度的影响。烃链的长度和不饱和度的影响。2021/3/1713脂肪酸脂肪酸必需多不饱和脂肪酸必需多不饱和脂肪酸:亚油酸和亚麻酸对人体功能必不亚油酸和亚麻酸对人体功能必不可少可少,但必须由膳食提供但必须由膳食提供,称之必需脂肪酸。多不饱和脂肪称之必需脂肪酸。多不饱和脂肪酸家族分为

7、酸家族分为-3和和-6系列（指离羧基最远的双键到甲基系列（指离羧基最远的双键到甲基末端末端3个碳和个碳和6个碳）。如亚油酸和个碳）。如亚油酸和-亚麻酸为亚麻酸为-6系列系列,而而-亚麻酸为亚麻酸为-3系列。人体内二者不能互转系列。人体内二者不能互转!且二者对且二者对血脂的影响不同。见血脂的影响不同。见89页表格。页表格。类二十碳烷类二十碳烷:主要由主要由20碳的花生四烯酸衍生而来碳的花生四烯酸衍生而来,包括前列包括前列腺素、凝血噁烷和白三烯，是体内的局部激素。腺素、凝血噁烷和白三烯，是体内的局部激素。2021/3/1714三酰甘油和蜡三酰甘油和蜡甘油取代物的构型甘油取代物的构型:sn系统就是把

8、甘油的手性系统就是把甘油的手性碳都看成是碳都看成是L-构型的。构型的。三酰甘油的类型三酰甘油的类型（简单三酰甘油和混合三酰甘油）（简单三酰甘油和混合三酰甘油）及二酰甘油、单酰甘油及二酰甘油、单酰甘油烷醚酰基甘油烷醚酰基甘油:甘油中一个甘油中一个碳羟基与一个长链的碳羟基与一个长链的烷基或烯基以醚键相连烷基或烯基以醚键相连,另两个为脂肪酸所酯化。另两个为脂肪酸所酯化。2021/3/1715structure2021/3/1716Structure (2)2021/3/1717三酰甘油的物理性质三酰甘油的物理性质颜色和气味颜色和气味:纯三酰甘油是无色、无嗅、无味的稠性液体纯三酰甘油是无色、无嗅、无味

9、的稠性液体或蜡状固体。或蜡状固体。密度和溶解度密度和溶解度:密度均小于密度均小于1g/cm3,不溶于水不溶于水,略溶于低级略溶于低级醇醇,易溶于乙醚、氯仿、苯和石油醚等非极性有机溶剂易溶于乙醚、氯仿、苯和石油醚等非极性有机溶剂（脂溶剂）。（脂溶剂）。熔点熔点:一般随组分中不饱和脂肪酸（双键数目）和低相对分一般随组分中不饱和脂肪酸（双键数目）和低相对分子量脂肪酸的比例增高而降低。子量脂肪酸的比例增高而降低。2021/3/1718三酰甘油的化学性质三酰甘油的化学性质水解与皂化（皂化值）水解与皂化（皂化值）氢化和卤化（碘值）氢化和卤化（碘值）乙酰化（含羟基乙酰化（含羟基,乙酰化值）乙酰化值）酸败与自

10、动氧化（酸值）酸败与自动氧化（酸值）皂化值皂化值:皂化皂化1g油脂所需的油脂所需的KOHmg数数;碘值碘值: 100g油脂卤化时所吸收的碘的克数油脂卤化时所吸收的碘的克数;乙酰值乙酰值:中和中和1g乙酰化物所释放的乙酸所需要的乙酰化物所释放的乙酸所需要的KOHmg数数; 酸值酸值: 中和中和1g油脂中的游离脂肪酸所需的油脂中的游离脂肪酸所需的KOHmg数数TG平均平均Mr3*56*1000/皂化值皂化值表示油脂的羟化程度表示油脂的羟化程度表示油脂的不饱和程度表示油脂的不饱和程度2021/3/1719蜡蜡长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。1、蜂蜡、蜂蜡2

11、、白蜡、白蜡3、鲸蜡、鲸蜡4、羊毛脂、羊毛脂5、巴西棕榈蜡、巴西棕榈蜡2021/3/1720脂质过氧化作用脂质过氧化作用定义定义:一般是指多不饱和脂肪酸或多不饱和脂质一般是指多不饱和脂肪酸或多不饱和脂质的发生自动氧化产生过氧化物的现象的发生自动氧化产生过氧化物的现象,它是典它是典型的活性氧参与的自由基链式反应。型的活性氧参与的自由基链式反应。自由基自由基:定义、特征及产生。定义、特征及产生。活性氧活性氧:指氧或含氧的高反应活性分子指氧或含氧的高反应活性分子,如超氧如超氧阴离子自由基、羟基自由基、过氧化氢、单阴离子自由基、羟基自由基、过氧化氢、单线态氧等的统称。线态氧等的统称。自由基链反应自由基

12、链反应:引发、增长、终止。引发、增长、终止。2021/3/1721脂质过氧化作用脂质过氧化作用脂质过氧化作用对机体的损伤脂质过氧化作用对机体的损伤1、中间产物自由基导致蛋白质分子的聚合、中间产物自由基导致蛋白质分子的聚合2、终产物丙二醛导致蛋白质分子的交联、终产物丙二醛导致蛋白质分子的交联3、脂质过氧化对膜的伤害、脂质过氧化对膜的伤害4、脂质过氧化与动脉粥样硬化、脂质过氧化与动脉粥样硬化5、脂质过氧化与衰老、脂质过氧化与衰老抗氧化剂的保护作用抗氧化剂的保护作用1、概念、概念:抗氧化剂抗氧化剂,自由基清除剂自由基清除剂2、SOD;过氧化氢酶过氧化氢酶;维生素维生素E阻断型阻断型预防型预防型202

13、1/3/1722磷脂磷脂磷脂磷脂甘油磷脂甘油磷脂鞘磷脂鞘磷脂脑磷脂脑磷脂心磷脂心磷脂鞘糖脂鞘糖脂鞘脂类鞘脂类神经酰胺神经酰胺鞘胺醇鞘胺醇神经节苷脂神经节苷脂脑苷脂脑苷脂磷脂酸磷脂酸卵磷脂卵磷脂2021/3/1723甘油磷脂甘油磷脂 （1） 磷脂酰胆碱（卵磷脂）（磷脂酰胆碱（卵磷脂）（PC） HOCH2CH2N+（CH3）3 （胆碱） （2） 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（PE） HOCH2CH2N+H3（乙醇胺） （3） 磷脂酰丝氨酸（血小板第三因子）（磷脂酰丝氨酸（血小板第三因子）（PS） HOCH2CHCOO-（丝氨酸） N+H3 （4） 磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇（PI）

14、（5） 磷脂酰甘油（磷脂酰甘油（PG） （6） 二磷脂酰甘油二磷脂酰甘油2021/3/1724磷脂磷脂 甘油磷酯的结构甘油磷酯的结构CH2OCOR1R2OCOCHCH2OH POO-OH X非极性尾非极性尾极性头磷脂在水相中自发形成脂质双分子层。2021/3/1725磷脂磷脂 甘油磷酯的性质甘油磷酯的性质 纯的甘油磷脂为白色蜡状固体纯的甘油磷脂为白色蜡状固体;甘油磷脂溶于大多数甘油磷脂溶于大多数含少量水的非极性溶剂含少量水的非极性溶剂,但难溶于无水丙酮但难溶于无水丙酮,用氯仿用氯仿-甲醇混合液可从细胞和组织中提取磷脂。甲醇混合液可从细胞和组织中提取磷脂。 为两亲分子为两亲分子; 被磷脂酶被磷脂

15、酶A1、A2、C、D水解水解;P105溶血甘油磷脂溶血甘油磷脂2021/3/1726磷脂磷脂 主要是磷酸甘油二脂。甘油主要是磷酸甘油二脂。甘油中第中第1,21,2位碳原子与脂肪酸位碳原子与脂肪酸酯基（主要是含酯基（主要是含1616碳的软脂碳的软脂酸和酸和1818碳的油酸）相连碳的油酸）相连, ,第第3 3位碳原子则与磷酸酯基相连。位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂不同的磷脂, ,其磷酸酯基组其磷酸酯基组成也不相同。成也不相同。磷脂酸磷脂酸2021/3/1727磷脂的特点磷脂的特点 磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性的脂肪磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性的脂肪酸链酸链, ,是优良的两

16、亲性分子。是优良的两亲性分子。 磷脂分子在水溶液中磷脂分子在水溶液中, ,由于水分子的作用由于水分子的作用, ,能够形成能够形成双层脂膜结构或微团结构。双层脂膜结构或微团结构。 磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。 磷脂的这种性质磷脂的这种性质, ,使它具有形成生物膜（双层脂膜）使它具有形成生物膜（双层脂膜）的特性。的特性。2021/3/1728 磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链肪酸链, ,是优良的两亲性分子。是优良的两亲性分子。磷脂的两亲性结构磷脂的两亲性结构(CH3)3N+CH2CH2OP

17、O-OOCH2CHCH2OOCCOOR1R2极性端非极性端2021/3/1729C 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甘油磷脂的类型甘油磷脂的类型O OH H2 2C CC CH HC CH H2 2O OO OC CO OC CR R3 3R R4 4O O P PO OO O- -O OP PO O- -O OC CH H2 2C CH HC CH H2 2O OO OH HX X= = H HX X= = C CH H2 2C CH H2 2N N( (C CH H3 3) )

18、2 2X X= = C CH H2 2C CH H2 2N NH H2 2X X= = C CH H2 2C CH H( (O OH H) )C CH HO OH HX X= = C CH H2 2C CH H( (N NH H2 2) )C CO OO O- -X X= =X X= =OHOHOHOHOH磷脂酸磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇二磷脂酰甘油脂2021/3/17302021/3/1731鞘磷脂鞘磷脂1、鞘氨醇、鞘氨醇2、神经酰胺、神经酰胺:鞘脂类的核心结构,由鞘氨醇氨基以酰胺键与长链（1826C）脂肪酸的羧基相连。3、鞘磷脂、鞘磷脂:神经酰胺的1-

19、位羟基被磷酰胆碱或磷酰乙醇胺酯化形成的化合物。2021/3/17322021/3/1733神经酰胺胆碱鞘磷脂葡萄糖苷神经酰胺乳糖苷神经酰胺神经节苷脂2021/3/1734糖脂糖脂1、鞘糖脂、鞘糖脂:单糖、双糖或寡糖通过O-糖苷键与神经酰胺相连。 脑苷脂:半乳糖苷神经酰胺、葡萄糖苷神经酰胺; 硫酸脑苷脂:脑苷脂被硫酸化,在生理pH下带负电荷。 神经节苷脂: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。P109 2、甘油糖脂：、甘油糖脂：二酰甘油分子sn-3位上的羟基与糖基以糖苷键连接而成,植物的叶绿体和微生物的质膜富含甘油糖脂。2021/3/17352021/3/1736脑苷脂的分子

20、结构脑苷脂的分子结构2021/3/1737脑苷脂中所含的高级脂肪酸脑苷脂中所含的高级脂肪酸 脑苷脂中所含的高级脂肪酸有脑苷脂中所含的高级脂肪酸有: :二十四酸、二十二十四酸、二十四烯酸和四烯酸和 - -羟二十四酸等。这些脂肪酸以酰胺键羟二十四酸等。这些脂肪酸以酰胺键形式与神经鞘氨醇中的氨基相连。形式与神经鞘氨醇中的氨基相连。 细菌和植物的细胞膜中糖脂含量较多细菌和植物的细胞膜中糖脂含量较多, ,这类糖脂这类糖脂结构比较复杂结构比较复杂, ,主要为甘油的衍生物。主要为甘油的衍生物。2021/3/1738糖脂糖脂 糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。 糖脂主要分布在细胞

21、膜外侧的单分子层中。糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。 动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。 结构为结构为: :CH2CHNHCHCH=CHOH(CH2)12CH3神经鞘氨醇OOHCH2OHOOHOHR:脂肪酸COR半乳糖2021/3/1739糖脂的生物学功能糖脂的生物学功能（1）细胞结构的刚性）细胞结构的刚性;（2）抗原的化学标记）抗原的化学标记 血型抗原血型抗原;（3）细胞分化阶段可鉴定的化学标记）细胞分化阶段可鉴定的化学标记;（4）调节细胞的正常生长）调节细胞的正常生长;（5）授予细胞与其它生物活性物质的反应性倾向。）授予细胞与其它生物活性物质的反应性

22、倾向。2021/3/1740锚定膜蛋白锚定膜蛋白内嵌蛋白内嵌蛋白糖脂糖脂胆固醇胆固醇卵磷脂卵磷脂2021/3/1741萜和类固醇萜和类固醇萜萜:由两个或多个由两个或多个异戊二烯单位异戊二烯单位组成组成;如类胡萝卜素如类胡萝卜素为四萜为四萜;单萜、倍半萜等。单萜、倍半萜等。类固醇类固醇:即甾类即甾类,环戊烷多氢菲环戊烷多氢菲衍生而来衍生而来;胆固醇衍生物胆固醇衍生物激素激素:5类类胆汁酸胆汁酸维生素维生素D其它其它胆固醇的结构与极性胆固醇的结构与极性!不可皂化脂质不可皂化脂质2021/3/1742胆固醇胆固醇 胆固醇是一种类脂胆固醇是一种类脂化合物化合物, ,在生物膜在生物膜中含量较多。中含量较

23、多。胆固醇以中性脂的形式分布在双胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内层脂膜内, ,对生物膜中脂类的物对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用理状态有一定的调节作用, ,有利有利于保持膜的流动性和降低相变温于保持膜的流动性和降低相变温度。度。2021/3/17431、 胆固醇胆固醇:二氢胆固醇、二氢胆固醇、7脱氢胆酸、胆固醇酯脱氢胆酸、胆固醇酯（1）结构）结构（2）性质）性质 白色、斜方晶体。a. 醇基可与脂酸成酯（棕榈酸、硬脂酸、油酸）b. 双键可加氢2021/3/1744（3）分布及功能）分布及功能分布在脑及神经组织中分布在脑及神经组织中,肝、肾、肾上腺、卵巢等合成肝、肾、肾上腺、卵巢等合成

24、固醇激素的腺体。固醇激素的腺体。 胆固醇是生物膜的重要成分胆固醇是生物膜的重要成分,羟基极性端分布于膜的亲羟基极性端分布于膜的亲水界面水界面,母核及侧链深入膜双层母核及侧链深入膜双层,控制膜的流动性，阻止控制膜的流动性，阻止磷脂在相变温度以下时转变成结晶状态，保证膜在低磷脂在相变温度以下时转变成结晶状态，保证膜在低温时的流动性及正常功能。温时的流动性及正常功能。 胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素、维生素胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素、维生素D等生理等生理活性物质的前体。活性物质的前体。固醇衍生物固醇衍生物:肾上腺皮质激素、雌激素、雄激素。肾上腺皮质激素、雌激素、雄激素。2021/3/174520

25、21/3/17462、 植物固醇植物固醇不能被动物吸收和利用。豆固醇（大豆中）麦固醇（麦芽中）3、 酵母固醇酵母固醇麦角固醇,经紫外光照射下可转化成维生素D2前体。 2021/3/1747固醇衍生物固醇衍生物1、 胆汁酸胆汁酸 脂肪酸或其他脂类结合（胆固醇脂肪酸或其他脂类结合（胆固醇,胡萝卜素）成盐胡萝卜素）成盐,乳化乳化肠腔内油脂肠腔内油脂,增加脂肪酶作用位点增加脂肪酶作用位点,便于油脂消化吸收。便于油脂消化吸收。2、 类固醇激素类固醇激素（1）肾上腺皮质激素（种）肾上腺皮质激素（种）（2）性激素）性激素 雄性激素雄性激素:睾丸酮睾丸酮 雌性激素雌性激素:雌二醇、黄体酮雌二醇、黄体酮 2021/3/1748脂蛋白脂蛋白定义定义:由脂质和蛋白质以由脂质和蛋白质以非共价键非共价键结合而成的复结合而成的复合物。合物。分类分类:脂蛋白以密度增加为序可分为乳糜微粒、脂蛋白以密度增加为序可分为乳糜微粒、VLDL、IDL、LDL、HDL五类。五类。血浆脂蛋白血浆脂蛋白:由一个疏水脂组成的核心和一个极由一