第8章 脂质与生物膜

第8章脂质与生物膜第一节引言（一）脂质的定义脂质（lipid）是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。化学本质：脂肪酸和醇所形成酯类及其衍生物。元素组成：C、H、O，有些含N、P、S。（二）脂质的分类按化学组成可分为三大类1.单纯脂质(simplelipid)是由脂肪酸和甘油形成的酯，可分为三酰甘油和蜡。2.复合脂质(compoundlipid)3.衍生脂质(derivedlipid)（三）脂质的生物学作用1.贮存脂质(storagelipid)2.结构脂质(structurallipid)3.活性脂质(activelipid)（一）三酰甘油是储备能源三酰甘油主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等处的脂肪组织中，是储备能源的主要形式。三酰甘油作为能源储备有以下优点：

1.可大量储存：体内糖原的储量少（不到体重的1％），储存期短（不到半天），而三酰甘油储量可高达体重的10－20％以上，并可长期储存。2.功能效率高：体内氧化三酰甘油的供能价值可高达37KJ/g，而氧化糖和蛋白质分别只有17和16KJ/g。3.占空间少：三酰甘油可以无水状态存在。而1克糖原可以结合2克水，所以1克无水的脂肪储存的能量是1克水合的糖原的6倍多。4.还有绝缘保温、缓冲压力、减轻摩擦振动等保护功能。

一种陆生候鸟从新英格兰迁飞到西印度群岛，要连续飞越2400公里海洋，以40公里的时速持续飞行60小时。在这个过程中，其体内的蛋白质几乎不分解，完全由脂肪水解提供能量和水。留鸟一般很瘦，脂肪率（脂肪干重/非脂肪部分干重）约为0.3，而候鸟在迁飞前脂肪率可达到3左右。假设其体重为4克，则脂肪为3克，如用糖原来储存这部分能量，则需增加体重15克，可能永远飞不起来。

（二）极性脂参与生物膜的构成磷脂、糖脂、胆固醇等极性脂是构成人体生物膜的主要成分。极性脂规定了生物膜的基本特性。膜的屏障、融合、绝缘、脂溶性分子的通透性等功能都是膜脂特性的表现膜脂还给各种膜蛋白提供功能所必须的微环境。脂类作为细胞表面物质，与细胞的识别、种特异性和组织免疫等有密切关系。

（三）有些脂类具有重要生物活性肾上腺皮质激素和性激素的本质是类固醇；各种脂溶性维生素也是不可皂化脂；介导激素调节作用的第二信使有的也是脂类，如二酰甘油、肌醇磷脂等；前列腺素、血栓素、白三烯等具有广泛调节活性的分子是20碳酸衍生物。

（四）有些脂类是生物表面活性剂磷脂、胆汁酸等双溶性分子（或离子），能定向排列在水－脂或水－空气两相界面，有降低水的表面张力的功能，是良好的生物表面活性剂。例如：肺泡细胞分泌的磷脂覆盖在肺泡壁表面，能通过降低肺泡壁表面水膜的表面张力，防止肺泡在呼吸中萎陷。缺少这些磷脂时，可造成呼吸窘迫综合征，患儿在呼吸后必须用力扩胸增大胸内负压，使肺泡重新充气。

（五）作为溶剂一些脂溶性的维生素和激素都是溶解在脂类物质中才能被吸收，他们在体内的运输也需要溶解在脂类中。如维生素A、E、K、性激素等都是如此。

第二节脂肪酸

（一）脂肪酸的种类从动、植物和微生物中分离出来的脂肪酸已有百多种。

脂肪酸(fattyacid,FA)是由一条长的烃链和一个末端羧基组成的羧酸。饱和脂肪酸单不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸（二）脂肪酸的命名1.脂肪酸的俗名、系统名和缩写脂肪酸的俗名主要反映其来源和特点。系统名反映其碳原子数目、双键数和位置，如：硬脂酸的系统名是十八烷酸，用18：0表示，油酸是十八碳烯酸，用18：1Δ9,cis表示，反油酸用18：1Δ9,trans表示。

2.双键的定位Δ编号系统：按碳原子的系统序数（从羧基端数起），用双键羧基侧碳原子的序数给双键定位。18：1Δ9COOH（三）天然脂肪酸的结构特点1.动物中的脂肪酸比较简单，都是直链的，双键数目一般为1-4个，少数脂肪酸多达6个。2.细菌所含的脂肪酸绝大多数是饱和的，少数为单烯酸，多于一个双键的极少，有些含有分支的甲基，环丙烷环或环丙烯环。3.植物界特别是高等植物中不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸丰富，除含烯键外，可含炔键、环氧基及环戊烯基等。

4.天然脂肪酸骨架的碳原子数目几乎都是偶数，最多见的是C16、C18、C22等长链脂肪酸。5.奇数碳原子的脂肪酸在陆地生物中含量极少,但在某些海洋生物中有相当量存在。6.在大多数单不饱和脂肪酸中双键的位置在C9和C10之间(Δ9)，相邻双键之间都插入亚甲基，不构成共轭体系。7.天然脂肪酸中的双键多为顺式构型，少数是反式构型。（四）必需多不饱和脂肪酸

哺乳动物体内能合成饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，不能合成多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。我们把维持哺乳动物正常生长所必需的而体内又不能合成的脂肪酸称为必需脂肪酸。（五）脂肪酸的物理和化学性质

脂肪酸和含脂肪酸化合物的物理性质很大程度上决定于脂肪酸烃链的长度和不饱和程度．烃链愈长，溶解度愈低，熔点越高。并且对相同链长的不饱和脂肪酸，双键愈多熔点愈低；顺式异构体的熔点又比反式异构体低。（三）反应脂肪酸常见的反应有两个：活化，生成脂酰辅酶A。这是脂肪酸的活性形式。不饱和脂肪酸的双键可以氧化，生成过氧化物，最后产生自由基。对人体有害。第三节三酰甘油和蜡

动植物油脂的化学本质是酰基甘油，其中主要是三酰甘油或称甘油三酯，此外还有少量二酰甘油和单酰甘油。常温下呈液态的酰基甘油称油，呈固态的称脂。三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三脂，其化学通式如下：

甘油三脂X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等

甘油磷脂甘油一、三酰甘油的类型

若三个脂肪酸相同，则称简单三酰甘油，命名时称三某脂酰甘油，如三硬脂酰甘油，三油酰甘油等。如三个脂肪酸不同，则称为混合三酰甘油，命名时以α、β和α’分别表示不同脂肪酸的位置。

天然油脂多数是多种混合三酰甘油的混合物，简单三酰甘油极少，仅橄榄油中含三油酰甘油较多，约占70％。

二、三酰甘油的物理化学性质

（一）、物理性质颜色和气味纯的三酰甘油是无色、无嗅、无味的稠状液体或蜡状固体。天然油脂因含杂质而常具有颜色和气味。密度和溶解度三酰甘油的密度均小于1，不溶于水而溶于有机溶剂（丁酸酯可溶）。在乳化剂如胆汁酸、肥皂等存在的情况下，油脂能在水中形成乳浊液。在人体和动物的消化道内，胆汁酸盐使油脂乳化形成乳糜微粒，有利于油脂的消化吸收熔点没有明确的熔点，只有一个大概范围。三酰甘油的熔点与其脂肪酸组成有关，一般随组分中不饱和脂肪酸（双键数目）和低相对分子质量脂肪酸的比例增高而降低。（二）、化学性质油脂的化学性质与组成它的脂肪酸、甘油以及酯键有关。1、水解和皂化三酰甘油能在酸、碱、或脂酶的作用下水解为甘油和脂肪酸。当用碱水解油脂时，生成甘油和脂肪酸盐。脂肪酸的钠盐和钾盐就是肥皂。因此把油脂的碱水解称为皂化。皂化1g油脂所需KOH的mg数称为皂化值。根据皂化值的大小可以判断油脂中所含脂肪酸的平均分子量。

肥皂是高级脂肪酸钠（或钾），既含有极性的－COO－Na＋基团，易溶于水；又含有非极性的烃基，易溶于脂类，所以肥皂是乳化剂，可将油污分散在水中而被除去。当用含较多钙、镁离子的硬水洗涤时，由于脂肪酸钠转变为不溶的钙盐或镁盐而沉淀，肥皂的去污能力就大大降低。

2、加成反应含不饱和脂肪酸的油脂，分子中的碳－碳双键可以与氢、卤素等进行加成反应。氢化：在催化剂如Ni的存在下油脂的双键与氢发生加成称氢化；

氢化的结果使液态的油变成半固态的脂，所以常称为“油脂的硬化”。人造黄油的主要成分就是氢化的植物油。某些高级糕点的松脆油也是适当加氢硬化的植物油。棉籽油氢化后形成奶油。油容易酸败，不利于运输，海产的油脂有臭味，氢化也可解决这些问题。

卤化：不饱和油脂与卤素中的溴或碘发生加成而成饱和的卤化脂，此过程称卤化；

碘值指100克油脂卤化时所能吸收碘的克数。碘值大，表示油脂中不饱和脂肪酸含量高，即不饱和程度高。

由于碘和碳－碳双键的加成反应较慢，所以在实际测定中，常用溴化碘或氯化碘代替碘，其中的溴或氯原子能使碘活化。碘值大于130的称为干性油，小于100的为非干性油，介于二者之间的称半干性油。

3.乙酰化含羟脂肪酸（如蓖麻油酸）的油脂可与乙酸酐或其他酰化剂作用形成乙酰化油脂或其他酰化油脂。油脂的羟基化程度一般用乙酰值表示。

乙酰值指中和从1g乙酰化产物中释放的乙酸所需KOHmg数。4、酸败油脂在空气中放置过久，会腐败产生难闻的臭味，这种变化称为酸败。酸败是由空气中氧、水分或霉菌的作用而引起的。阳光可加速这个反应。酸败的化学本质是油脂水解放出游离的脂肪酸，不饱和脂肪酸氧化产生过氧化物，再裂解成小分子的醛或酮。

脂肪酸β-氧化时产生短链的β-酮酸，再脱酸也可生成酮类物质。低分子量的脂肪酸（如丁酸）、醛