生物化学第2章脂质

1、1、脂质的概念、脂质的概念 脂质是脂肪(fat)及类脂(lipid)的总称，具有下列3个特征：是脂肪酸和醇形成的酯类及其衍生物脂肪酸多是4碳以上长链一元羧酸；醇成分包括甘油、鞘氨醇、高 级一元醇、固醇； 不溶于水而高溶于脂溶剂，如乙醚、丙酮及氯仿等第一节第一节 脂质简介脂质简介十六（烷）酸十六（烷）酸三十烷醇三十烷醇蜂蜡组成2.2.脂质的分类脂质的分类 按化学组成： 按水解特征：可皂化脂质，不可皂化脂质 按极性特征：非极性脂质，极性脂质3. 3. 脂质的生物学作用脂质的生物学作用贮存脂质：三酰甘油、蜡 1g油脂在体内完全氧化产生37kJ，而1g糖或蛋白质产生17kJ能量； 不必携带象贮存多糖那

2、样的结合水 结构脂质：磷脂、固醇、糖脂 细胞的外周膜，核膜和各种细胞器的膜 活性脂质：类固醇、萜类 少量，但是具有专一的生物活性豚鼠的脂肪细胞拟南芥的子叶细胞第二节第二节 脂肪酸脂肪酸一条长的烃链（尾）和一个末端羧基（头）组成的羧酸线型不分支（一）脂肪酸的种类（二）脂肪酸的结构特点及命名自然界存在的脂肪酸几乎都是双数碳链，奇数碳原子的脂肪酸在陆地生物中含量极少，海洋生物中含量丰富。各类脂肪酸都有其一定的存在范围和特殊生理功能 (Table 2-2, page 83)大多数单不饱和脂肪酸的双键位于C9-C10之间，而且天然脂肪酸中的双键多为顺式（2）数字简写命名法饱和脂肪酸，如十六碳饱和脂肪酸，

3、又称16:0不饱和脂肪酸编码体系9c,12cc（cis）表示双键是顺式t（trans）表示双键是反式（1）系统命名或习惯名系统命名，如：十六烷酸、十八碳-9-烯酸（顺）习惯名，如：棕榈酸、油酸脂肪酸的命名（三）脂肪酸的理化性质烃链的长度和不饱和度影响脂肪酸和含脂肪酸化合物的溶解度：烃链越长，溶解度越低烃链的饱和度影响脂肪酸和含脂肪酸化合物的熔点：例如：室温下，12:0到24:0的饱和脂肪酸为蜡状固体，同样链长的不饱和脂肪酸则为油状液体。不饱和键越多，熔点越低（有序性差，范德华力低）顺式异构体熔点比反式低脂肪酸盐与乳化作用 脂肪酸盐(钠皂和钾皂)具有亲水的羧基和疏水的烃链，是两亲分子，是一种离子

4、去污剂，例如肥皂、十二烷基硫酸钠（SDS）乳化：油滴被去污剂分子包围，处于微团中，可作为亲水物质悬于水中形成乳胶，该过程成为乳化。 水油（四）脂肪酸盐与乳化作用必需多不饱和脂肪酸 人类及哺乳动物不能在脂肪酸中引入超过9的双键，而有些不饱和脂肪酸又是必不可少的，必需有膳食供应，例如亚油酸（-6系列）和亚麻酸（-3系列），称为必需不饱和脂肪酸（五）必需多不饱和脂肪酸第三节 三酰甘油和蜡1. 1. 蜡蜡概念：长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。脂肪酸长度C14-C36，醇的长度约C16-C30。简单的通式：RCOOR蜡分子含有很弱的极性头部（酰基部分）和非极性尾巴(两条长烃链)，所以蜡完全不溶于水

5、，其硬度取决于烃链的长度和不饱和度。蜡可作为能量储存(例如浮游微生物)、防水、防害虫、化妆品等广泛用途。棕榈酸 鲸蜡醇十六（烷）酸十六（烷）酸三十烷醇三十烷醇 2. 2. 三酰甘油三酰甘油 三酰甘油：为甘油与3分子脂肪酸缩合成酯，又称中性脂或真脂；常温下呈液态为油，固态为脂。称脂肪或真脂，也称中性脂。通式如下。R1=R2=R3时，化合物为简单三酰甘油；不同时，为混合三酰甘油。天然油脂都是简单、混合三酰甘油混合物。如果碳羟基与一个长链烷基或烯基以醚键相连，另两个为酯键，成为烷醚酰基甘油。甘油三酯的理化特性 纯的三酰甘油无色无味；稠性液体或者蜡状固体；不溶于水，略溶于低级醇，易溶于非极性有机溶剂，

6、如乙醚、氯仿、石油醚等；天然油脂属于简单和混合三酰甘油混合物，没有固定熔点，随着组分中不饱和脂肪酸和低相对分子量脂肪酸的比例增高而降低。 甘油三酯的理化特性 皂化和皂化值：甘油三酯能被酸、碱及脂酶所水解，产生甘油及脂肪酸。如果水解剂是碱，则得甘油和脂肪酸盐，这种盐类称皂，碱水解脂肪的作用为皂化作用。 皂化价为皂化1g脂肪所需的KOH的mg数。通常从皂化价的数值即可略知混合脂酸或混合脂肪的平均相对分子质量。 氢化、卤化和碘值：氢化或卤化：油脂中的不饱和脂肪在有催化剂如 Ni 的影响下，其脂肪酸的双键可与氢或卤素（溴或碘）加成反应而成饱和脂，这个作用称氢化或卤化。氢化可将液态植物油转变成固态脂，例

7、如人造黄油。 碘值：卤化反应中吸收卤素的量反应不饱和键的多少，通常用碘值表示，即100g油脂卤化时所能吸收的碘克数。 酸败和酸值：酸败：油脂中的不饱和成分自动氧化后，产生过氧化物进而降解成挥发性酮、醛、酸的混合物，产生难闻气味，这种现象为酸败。酸败原因有二：自动氧化，即空气中的分子氧在常温常压下使油脂氧化产生过氧化物进而降解成挥发性醛、酮、酸的混合物；因微生物的作用，把油脂分解为游离脂肪酸和甘油，产生低级脂肪酸或者酶促产生挥发性低级酮。故陈腐脂类酸败的原因，大概不外乎水解与氧化。酸败程度的大小用酸价来表示。酸价就是中和1g脂类的游离脂酸所需的 KOH mg数。 复合脂质：磷 脂磷脂概念：包括甘

8、油磷脂和鞘磷脂两类，主要参与细胞膜系统的组成，可以看做由sn-甘油-3-磷酸衍生（磷脂酸）。磷脂酸的磷酸基进一步被极性醇X-OH 酯化后，形成甘油磷脂。 磷脂甘油磷脂鞘磷脂L-磷脂酸 其他甘油磷脂1. 甘油磷脂/磷酸甘油酯酯化X-OH常见为含氮碱，如胆碱、乙醇胺、丝氨酸等：H2CCHOCCOOOOR1COR2POOOHOX（一）磷脂的结构（一）磷脂的结构X-OH常见为含氮碱，如胆碱、乙醇胺、丝氨酸等。l亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链，是优良的两亲性分子亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链，是优良的两亲性分子l其他重要的甘油磷脂：磷脂酰乙醇胺，磷脂酰丝氨酸等。其他重要的甘油磷脂：磷脂酰乙醇胺，磷脂

9、酰丝氨酸等。 当X=胆碱时：极性头部非极性尾部H2CCHOCCOOOOR1COR2POOOHOX胆碱（二）磷脂的一般性质（二）磷脂的一般性质纯的甘油磷脂为白色蜡状固体溶于大多数含少量水的非极性溶剂，但难溶于无水丙酮磷脂是两亲脂质，在水中形成双分子层的微囊，是成膜分子 醚甘油磷脂通式缩醛磷脂血小板活化因子C1位上不是O-酰基，而是O-醚基2. 鞘磷脂提供醇的部分与甘油磷脂不同H2CCHCHOHH2NOHCHCHH3C(H2C)12123第一步：NH2被脂肪酸酰胺化成神经酰胺第二步：C1位-OH被磷酰胆碱或磷酰乙醇胺酯化成鞘磷脂概念：鞘磷脂，即鞘氨醇磷脂，由鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱组成，在高等动物

10、的脑髓鞘和红细胞膜中含量丰富。18碳不饱和4-烯鞘氨醇复合脂质：糖 脂糖脂概念：糖脂指糖通过半缩醛羟基以糖苷键与脂质相连接的化合物。依据醇的部分不同分为鞘糖脂和甘油糖脂。1. 鞘糖脂：以神经胺酰为母体，其1位羟基与糖基以糖苷键相连。动物的鞘糖脂：糖基部分：D-葡萄糖，D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺，N-乙酰半乳糖胺，岩藻糖，唾液酸。根据糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分又分为中性和酸性鞘糖脂。糖基唾液酸唾液酸中性鞘糖脂：糖基不含唾液酸成分，第一个被发现的鞘糖脂是半乳糖基神经酰胺，最初从人脑中获得，又称脑苷脂，现在泛指半乳糖基神经酰胺和葡糖基神经酰胺。鞘糖脂的疏水尾巴深入细胞膜的内部，极性糖基露在细胞表

11、面，是血型抗原，还具有组织特异性，参与细胞识别。酸性鞘糖脂： 唾液酸鞘糖脂：糖基含唾液酸成分，又称神经节苷脂，是最重要的鞘糖脂，在神经冲动传递中其重要作用。其糖基都是寡糖链，具有一个或者多个唾液酸。在人体内神经节苷脂母核几乎都是N-乙酰神经氨酸。 硫酸鞘糖脂：糖基部分被硫酸化，称硫苷脂，与血液凝固和细胞粘着有关。硫酸脑苷脂唾液酸神经节苷脂GM1a2. 甘油糖脂二酰甘油分子3-OH以糖苷键与糖基相连，例如单半乳糖二酰基甘油。主要存在于植物界和微生物中。衍生脂类：萜类和类固醇萜类与类固醇：衍生脂类，不含脂肪酸,不可皂化；重要的活性脂质；也是以乙酸为合成前体.1. 萜类(terpene)头尾头尾相连

12、尾尾相连按照异戊二烯数目，萜类分为单萜、倍半萜、双萜等。单萜是植物精油的成分；倍半萜存在很多中草药中；双萜是叶绿素分子组成；三萜是干固醇前体；四萜可形成多种色素；多萜可形成天然橡胶。2. 类固醇（甾类） 多氢菲环戊烷角甲基甾核：环戊烷多氢菲，类固醇母体结构特征：C3 位羟基、酮基；C17位羟基、酮基或其他形式侧链C4-5间、C5-6间常为双键A为苯环时，无C19角甲基核心结构为包含3个六元环1个五元环、带有两个角甲基的甾核(steroid nucleus)；甾核构象近似一个刚性的平面；存在于大多数真核细胞的生物膜中；2.1 类固醇固醇胆固醇胆固醇：两亲分子：极性C3羟基，非极性烷烃侧链及甾核；

13、生物学作用：细胞膜的重要组成；是类固醇激素和胆汁酸的前体；动脉粥样硬化斑块成分之一；是生理必需，但过量有害，例如胆结石就是胆固醇的晶体。烷烃侧链固醇/甾醇：C3位上-OH，C17位上8-10碳原子烃链。种类：动物固醇，如胆固醇；植物固醇，如豆固醇、菜油固醇；真菌固醇，如麦角固醇等；细菌不能合成固醇，但是有些细菌能够把外源固醇类整合到细胞膜上；2.2 固醇衍生物胆汁酸 在肝脏中由胆固醇直接转化而来；是机体内胆固醇的主要代谢产物；3,7,12位上为羟基，10及13位上甲基为取向，羧基伸向羟基一面，所以胆汁酸也是两亲分子；胆汁酸是肠道的去污剂，能乳化油脂，形成微团，从而便于水溶性脂酶发挥作用，促进肠道中油脂及脂溶性维生素的消化吸收。脂蛋白3. 脂蛋白 概念：脂质与蛋白质以非共价键（疏水作用、范德华力、静电 引力）结合而成的复合物；脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白（apo）；脂蛋白广泛分布于血浆，又称血浆脂蛋白。脂质在血液中的转运以脂蛋白复合体形式进行； 按密度分类：蛋白质平均密度为1.3-1.4g/cm3,