脂类与复合脂

关于脂类与复合脂1881年，JohannThudichum发现了鞘脂的功能，提出Tay-Sachs病系由脑苷脂降解缺陷引起。1940年间，KonradBloch和同事证明了胆固醇所有碳原子皆来自乙酰辅酶A。脂类研究历史：第2页,共79页，星期六，2024年，5月20世纪50~60年代，科学家已经揭示了脂类在储能物质和膜结构组分发挥重要生理作用。60~70年代后，薄层层析和气-液层析技术迅速发展，为科学家认识脂类的特殊作用提供了有力工具，揭示了脂类在生物膜、转运、受体和信息转导中的作用。第3页,共79页，星期六，2024年，5月第一节

脂类概述

IntroductiontoLipids第4页,共79页，星期六，2024年，5月一、脂类是一类非均一化合物（一）脂类包括脂肪和类脂脂类(lipids)：脂肪(fat)和类脂(lipoid)的总称，是一类不溶于水的生物分子。脂肪：动物源性的甘油三酯(triglyceride,TG)

植物源性TG类脂：胆固醇(cholesterol,CHOL)

胆固醇酯(cholesterolester,CE)

磷脂(phospholipid,PL)

鞘脂(sphingolipids)第5页,共79页，星期六，2024年，5月

分类含量

分布生理功能脂肪

甘油三酯

95﹪脂肪组织、血浆1.储脂供能2.提供必需脂酸3.促脂溶性维生素吸收4.热垫作用5.保护垫作用6.构成血浆脂蛋白类脂糖酯、胆固醇及其酯、磷脂5﹪生物膜、神经、血浆1.维持生物膜的结构和功能2.胆固醇可转变成类固醇激素、维生素D3、胆汁酸等3.构成血浆脂蛋白脂类的分类、含量、分布及生理功能第6页,共79页，星期六，2024年，5月（二）脂类的基本元素组成是碳、氢和氧

脂类的基本元素组成为碳(C)、氢(H)、氧(O)，一些复合脂含有氮(N)和其他元素。

脂类是一类非均一化合物，结构的不均一性可导致功能的多样性。第7页,共79页，星期六，2024年，5月甘油三酯(triglyceride,TG)甘油磷脂(phosphoglycerides)胆固醇酯FA胆固醇脂类物质的基本构成：FAFAFA

甘油FAFAPiX

甘油X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等第8页,共79页，星期六，2024年，5月（三）脂类是水不溶性生物分子脂类组成的共同特征是含有不溶于水的长链脂酸或胆甾（基）。HHHHHABCD1234567891011121314151617CO(CH2)nCH3OH长链脂酸胆甾（基）第9页,共79页，星期六，2024年，5月结构决定了脂类在溶剂中的溶解度，即不溶于水而易溶于非极性有机溶剂。但磷脂的结构中含有少量如羟基、氨基或磷酸等亲水基团，在体内微环境中，这些磷脂可带电荷，使其具有微弱的亲水性。磷脂的这种特性是其作为生物膜基本成分的基础。第10页,共79页，星期六，2024年，5月（四）脂类有简单脂和复合脂简单脂：脂酸和醇类所形成的酯如：甘油三酯复合脂：除脂酸、醇类化合物外还含有其他成分的醇脂、酸酯如：甘油磷脂类第11页,共79页，星期六，2024年，5月二、脂类可与糖、蛋白质形成脂复合物（一）脂类与糖形成的复合物称为糖脂或脂多糖是含糖而不含磷酸的脂类，其间通过糖苷键相连，也是两性分子，普遍存在于真核和原核细胞的质膜上。糖脂(glycolipid)：第12页,共79页，星期六，2024年，5月半乳糖脑苷脂（galactocerebroside）神经节苷脂（ganglioside）鞘糖脂（glycosphignolipid，GSL）脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）第13页,共79页，星期六，2024年，5月（二）脂类与蛋白质形成的复合物称为脂蛋白脂类可与蛋白质有机结合形成脂蛋白(lipoprotein)血浆脂蛋白脑脂蛋白核蛋白类(nucleoprotein)第14页,共79页，星期六，2024年，5月三、许多动植物性食物含脂肪和类脂人体内脂类的来源：自身合成利用小分子有机化合物合成，如甘油三酯、磷脂等。多为饱和脂酸和单不饱和脂酸。食物供给包括各种脂酸，其中一些不饱和脂酸，动物不能自身合成，需从植物中摄取。第15页,共79页，星期六，2024年，5月食物名称脂肪(g)含饱和或不饱和脂酸的脂肪量(g)胆固醇(mg)含饱和脂酸单不饱和脂酸多不饱和脂酸啤酒00000红酒00000茶痕量痕量0痕量0苹果<10.1痕量0.10香蕉<10.2痕量0.10葡萄<10.2痕量0.20桃<1痕量痕量痕量0梨<1痕量0.10.20全牛奶3.321.10.113.5豆奶20.30.41.10米2.81.90.80.111.1面粉6.81.12.92.80菜籽油10014.364.321.40玉米油10014.524.860.70棉籽油10027.118.654.30橄榄油1001475.810.20花生油10018.947.333.80葵花籽油1001220.267.80一些常见食物的脂肪和胆固醇含量*以100g食物计算目录第16页,共79页，星期六，2024年，5月牛脂肪10050.243.64109猪脂肪10040461491鸡脂肪10029.844.720.985全鸡蛋1033.81.4426鸡蛋白00000鸡蛋黄29.48.811.24.11253牛五花肉25.711.513.11.1112牛全精肉14.26.57.30.62106猪五花肉8.834.41.559猪全精肉5.31.92.70.553羊五花肉2411.110.42120羊全精肉167.26.81.2134鲶鱼184.484.281蛤肉10.20.30.534螃蟹20.30.30.7100大马哈鱼61.51.9255大西洋沙丁鱼121.73.95.7142牡蛎2.40.80.41.153花生仁628.63119.70葵花仁505.39.432.80一些常见食物的脂肪和胆固醇含量*以100g食物计算目录第17页,共79页，星期六，2024年，5月第二节

甘油三酯Triglycerides目录第18页,共79页，星期六，2024年，5月一、脂酸是脂肪烃的羧酸脂酸结构通式为CH3(CH2)nCOOH。

高等动植物中的脂酸碳链长度一般在14~20碳之间，且为偶数碳。第19页,共79页，星期六，2024年，5月（一）脂酸的系统命名是由母链混合物派生的

脂酸系统命名遵循有机酸命名的原则，将包括羧基碳原子在内的最长直链碳链作为主链，依其碳原子数称为某烷酸，并从羧基碳原子开始编号；若碳链中含有双键，从羧基端编号，称为某碳烯酸，并将双键位置写在其前面。第20页,共79页，星期六，2024年，5月系统命名法——标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的数目和位置。△编码体系——从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。油酸含18个碳原子，在第9-10位间有一个双键，被称为9-十八碳单烯酸，写成18:1(9)或18:1Δ9

。不饱和脂酸的命名

例如：第21页,共79页，星期六，2024年，5月ω或n编码体系第22页,共79页，星期六，2024年，5月

亚麻酸为18碳3烯多不饱和脂酸，其双键位置按碳原子编号分别为9、12和15；按字母编号分别为ω-3、ω-6和ω-9。根据碳原子编号命名为9,12,15-十八碳三烯酸，写成18:3(9,12,15)或18:3Δ9,12,15；按字母编号归类于ω-3不饱和脂酸，写成18:3ω-3

。

例如：第23页,共79页，星期六，2024年，5月（二）脂酸主要根据其碳链长度和饱和度分类1.脂酸根据其碳链长度分为短链、中链和长链脂酸短链脂酸：碳链长度小于或等于10的脂酸如：癸酸(碳链长度为10)中链脂酸：碳链长度介于10和20之间的脂酸如：油酸(碳链长度为18)长链脂酸：碳链长度大于或等于20的脂酸如：DHA(碳链长度为22)第24页,共79页，星期六，2024年，5月2.脂酸根据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和不饱和脂酸(1)饱和脂酸的碳链不含双键饱和脂酸(saturatedfattyacid)以乙酸(CH3-COOH)为基本结构，不同的饱和脂酸的差别在于这两基团间亚甲基(-CH2-)的数目不同。第25页,共79页，星期六，2024年，5月习惯名系统名碳原子数和双键数簇分子式饱和脂酸

月桂酸(lauricacid)n-十二烷酸12:0CH3(CH2)10COOH豆寇酸(myristicacid)n-十四烷酸14:0CH3(CH2)12COOH软脂酸(palmiticacid)n-十六烷酸16:0CH3(CH2)14COOH硬脂酸(stearicacid)n-十八烷酸18:0CH3(CH2)16COOH花生酸(arachidicacid)n-二十烷酸20:0CH3(CH2)18COOH山箭酸(behenicacid)n-二十二烷酸22:0CH3(CH2)20COOH掬焦油酸(lignocericacid)n-二十四烷酸24:0CH3(CH2)22COOH常见的饱和脂酸目录第26页,共79页，星期六，2024年，5月（2）不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键单不饱和脂酸（monounsaturatedfattyacid）含一个双键的脂酸，如油酸多不饱和脂酸（polyunsaturatedfattyacid）含二个或二个以上双键的脂酸，如DHA第27页,共79页，星期六，2024年，5月习惯名系统名碳原子数和双键数簇分子式单不饱和脂酸棕榈(软)油酸(palmitoleicacid)9-十六碳一烯酸16:1w-7CH3(CH2)5CH═CH(CH2)7COOH油酸(oleicacid)9-十八碳一烯酸18:1w-9CH3(CH2)7CH═CH(CH2)7COOH异油酸(Vaccenicacid)反式11-十八碳一烯酸18:1w-7CH3(CH2)5CH═CH(CH2)9COOH神经酸(nervonicacid)15-二十四碳单烯酸24:1w-9CH3(CH2)7CH═CH(CH2)13COOH常见的不饱和脂酸目录第28页,共79页，星期六，2024年，5月习惯名系统名碳原子数和双键数簇分子式多不饱和脂酸亚油酸(linoleicacid)9,12-十八碳二烯酸18:2w-6CH3(CH2)4(CH═CHCH2)2(CH2)6COOHa-亚麻酸(a-linolenicacid)9,12,15-十八碳三烯酸18:3w-3CH3CH2(CH═CHCH2)3(CH2)6COOHg-亚麻酸(g-linolenicacid)6,9,12-十八碳三烯酸18:3w-6CH3(CH2)4(CH═CHCH2)3(CH2)3COOH花生四烯酸(arachidonicacid)5,8,11,14-二十碳四烯酸20:4w-6CH3(CH2)4(CH═CHCH2)4(CH2)2COOHtimnodonicacid(EPA)5,8,11,14,17-二十碳五烯酸20:5w-3CH3CH2(CH═CHCH2)5(CH2)2COOHclupanodonicacid(DPA)7,10,13,16,19-二十二碳五烯酸22:5w-3CH3CH2(CH═CHCH2)5(CH2)4COOHcervonicacid(DHA)4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸22:6w-3CH3CH2(CH═CHCH2)6CH2COOH目录第29页,共79页，星期六，2024年，5月哺乳动物不饱和脂酸按ω编码体系分类：簇母体不饱和脂酸结构w-7软油酸9-16:1w-9油酸9-18:1w-6亚油酸9.12-18:2w-3亚麻酸9,12,15-18:3第30页,共79页，星期六，2024年，5月（三）脂酸的熔点与碳链长度和不饱和度有关脂酸一个重要物理性质是熔点：随着碳链长度的增加熔点逐渐增加；随着不饱和度的增加熔点逐渐下降。细胞膜的脂质在各种环境温度下以液态形式存在对维持细胞膜的正常功能具有十分重要的意义。第31页,共79页，星期六，2024年，5月（四）不饱和脂酸具有十分重要的生物学作用1．人体不能合成必须从食物获得的脂酸被称为营养必需脂酸

亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称营养必需脂酸（essentialfattyacid）

。第32页,共79页，星期六，2024年，5月2.多不饱和脂酸的衍生物具有十分重要的生物学活性前列腺素(PG)、血栓噁烷(TX)和白三烯(LT)是二十碳多不饱和脂酸花生四烯酸代谢产生的类花生酸类物质（eicosanoids），具有十分重要的生理作用，几乎参与了所有细胞的代谢活动，并与炎症、免疫、过敏、心血管等疾病的病理生理过程有关。第33页,共79页，星期六，2024年，5月二、甘油三酯是甘油的脂酸酯甘油一酯(monoacylglycerol)被1个脂酸酯化的甘油酯甘油二酯(diacylglycerol,DG)被2个脂酸酯化的甘油酯第34页,共79页，星期六，2024年，5月

含有同一种脂酸的甘油三酯称为简单甘油三酯(simpletriacyglycerol)

含有两种或三种脂酸的甘油三酯称为混合甘油三酯(mixedtriacyglycerol)第35页,共79页，星期六，2024年，5月（一）甘油三酯是的主要储存形式游离形式的脂酸：很少量在血液中和白蛋白结合。酯化形式的脂酸：主要以甘油三酯(主要)、胆固醇酯等于体内,或存在脂蛋白,大多数存在脂肪细胞中。第36页,共79页，星期六，2024年，5月（二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量1.甘油三酯是机体重要的能量来源物质1g产生的能量TG38kJ蛋白质17kJ碳水化合物17kJ第37页,共79页，星期六，2024年，5月2.甘油三酯是机体的主要能量储存形式TG合成的主要场所：肝脏TG储存的主要场所：脂肪组织正常人体内的脂肪量可抵抗2～3个月的饥饿糖原储备量仅能提供少于1天的代谢需要蛋白质作为功能和结构分子，不能无序地进行分解代谢提供能量。第38页,共79页，星期六，2024年，5月第三节

磷脂和糖脂PhospholipidandGlycolipid目录第39页,共79页，星期六，2024年，5月一、含磷酸的脂类被称为磷脂磷脂(phospholipids)主要由甘油或鞘氨醇、脂酸、磷酸和含氮化合物等组成。分类：

甘油磷脂

——由甘油构成的磷酯（体内含量最多的磷脂）

鞘磷脂

——由鞘氨醇构成的磷脂FAFAPiX

甘油X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等FAPiX鞘氨醇第40页,共79页，星期六，2024年，5月两类磷脂的分子组成相同的组成成分(分子数)不同或不尽相同的组成成分磷酸脂酸醇类其他成分甘油磷脂12甘油胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇等鞘磷脂11鞘氨醇胆碱第41页,共79页，星期六，2024年，5月（一）由甘油构成的磷脂统称为甘油磷脂甘油磷脂又称为磷酸甘油酯(phosphoglycerides)，其结构特点是甘油的两个羟基被脂酸酯化，3位羟基被磷酸酯化成为磷脂酸(phosphatidicacid;PA)。第42页,共79页，星期六，2024年，5月R1常为饱和脂酸R2常为不饱和脂酸第43页,共79页，星期六，2024年，5月体内几种重要的甘油磷脂HO-XX取代基团甘油磷脂名称水－H磷脂酸胆碱磷脂酰胆碱(卵磷脂)乙醇胺磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)丝氨酸磷脂酰丝氨酸肌醇磷脂酰肌醇甘油磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油(心磷脂)CH2CH2N(CH3)3+CH2CHOHCH2OHCH2CH2NH3+CH2CH-COONH3+-HHHHHOHOHOHOOHOHHCH2CHOHCH2O-POOCH2R2OCOCHCH2OCOR1O-第44页,共79页，星期六，2024年，5月（二）由鞘氨醇或二氢鞘氨醇构成的复合脂称为鞘酯1．鞘脂是鞘氨醇的衍生物鞘氨醇的氨基通过酰胺键与1分子长链脂酸相连形成神经酰胺(ceramide)，为鞘脂的母体结构。鞘氨醇的羟基通过酯键与取代基团结合而成为不含甘油、仅含鞘氨醇或二氢鞘氨醇的脂类被称为鞘脂(sphingolipids)。第45页,共79页，星期六，2024年，5月鞘氨醇以18碳最多，分子中含有双键，有顺反异构体，但自然界均为反式构形。鞘氨醇或二氢鞘氨醇是具有脂肪族长链的氨基二元醇，具有2个羟基及一个氨基的极性头和疏水的长链脂肪烃尾。极性头疏水尾第46页,共79页，星期六，2024年，5月X----磷脂胆碱、磷脂乙醇胺单糖或寡糖m多为12，n多在12～22第47页,共79页，星期六，2024年，5月2．鞘脂包括鞘磷脂和鞘糖脂两类按取代基X的不同鞘磷酯X=磷酸胆碱或磷酸乙醇胺鞘糖脂(sphingoglycolipid)X=葡萄糖、半乳糖、以及唾液酸第48页,共79页，星期六，2024年，5月神经组织各种膜结构的重要成分第49页,共79页，星期六，2024年，5月二、甘油磷脂在体内具有重要的生理功能（一）磷脂是构成生物膜的重要成分脂质双层是构成生物膜的重要成分和结构基础。几乎所有类型的磷脂在细胞膜中均有发现，其中甘油磷脂中以磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)含量最高，鞘磷酯中以神经鞘磷酯为主。第50页,共79页，星期六，2024年，5月1.卵磷脂存在于细胞膜中卵磷脂即磷脂酰胆碱是组成细胞膜最丰富的磷脂之一，其甘油2位含多不饱和脂酸，被水解后生成溶血卵磷脂。卵磷脂也储存着体内大部分胆碱。第51页,共79页，星期六，2024年，5月2.心磷脂是线粒体膜的主要脂质心磷脂与大量的线粒体内膜蛋白质，如细胞色素C氧化酶、细胞色素CNADH:泛醌(ubiquinone)等相互作用，激活某些酶，特别与氧化磷酸化和ATP的产生密切相关。第52页,共79页，星期六，2024年，5月（二）磷脂酰肌醇是第二信使的前体磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol4,5-bisphosphate，PIP2)甘油二酯三磷酸肌醇(inositoltriphosphate，IP3)第53页,共79页，星期六，2024年，5月（三）缩醛磷脂存在于脑和心肌组织中缩醛磷脂(plasmalogens)结构与磷脂酰乙醇胺相似，其甘油的１位以缩醛方式与脂酸结合，但乙醇胺可被胆碱、丝氨酸或肌醇取代，其在脑、心肌组织、红细胞和血小板等中含量较高。第54页,共79页，星期六，2024年，5月当缩醛磷脂缺乏时，可导致罕见的康-亨综合征(rhizomelicchondrodysplasiapunctata,RCDP)，又称点状软骨发育不良(常染色体显性型)等疾病的发生。第55页,共79页，星期六，2024年，5月（四）神经鞘磷脂和卵磷脂在神经髓鞘中含量较高神经鞘磷酯是构成生物膜的重要磷脂，常与卵磷脂共同存在于细胞膜的外侧。构成神经髓鞘的脂质种类众多，约占神经髓鞘干重的97%，其中卵磷脂为11%，神经鞘磷酯为5%。第56页,共79页，星期六，2024年，5月第四节胆固醇Cholesterol第57页,共79页，星期六，2024年，5月一.胆固醇是含环戊烷多氢菲的脂类类固醇(steroids)以环戊烷多氢菲为母体结构。环戊烷多氢菲第58页,共79页，星期六，2024年，5月不同类固醇的区别在于C3羟基和C17连接的侧链碳原子数(一般为8~10个碳原子)及取代基团的不同，生理功能各异。分子组成中含大量的碳氢、无氧或少氧而为非极性化合物。

第59页,共79页，星期六，2024年，5月动物胆固醇(27碳)胆固醇仅存在于动物体内。第60页,共79页，星期六，2024年，5月植物以β-谷固醇(β-sitosterol)为最多。酵母含麦角固醇(ergosterol)。第61页,共79页，星期六，2024年，5月（一）胆固醇是含有羟基的固体醇类化合物胆固醇仅含一个亲水性的羟基，疏水性极强，不溶于水而溶于非极性溶剂。胆固醇熔点较高(149℃)，在常温下以固态形式存在。第62页,共79页，星期六，2024年，5月（二）胆固醇的羟基酯化为胆固醇酯第63页,共79页，星期六，2024年，5月二、胆固醇是细胞膜的基本结构成分胆固醇是动物细胞膜的基本结构成分之一，但亚细胞细胞器(subcellularorganelle)膜含量较少。胆固醇因含环戊烷多氢菲环使得其比细胞膜中其他脂质成分更强直(rigidity)。因此，胆固醇是决定细胞膜性质的一种重要分子。第64页,共79页，星期六，2024年，5月三、胆固醇可转化为一些具有重要生物学活性的固醇类化合物（一）胆固醇可转化为类固醇激素人体内利用胆固醇为原料合成的主要类固醇激素器官合成的类固醇激素肾上腺皮质球状带醛固酮皮质束状带皮质醇皮质网状带雄激素睾丸间质细胞睾丸酮卵巢卵泡内膜细胞雌二醇、孕酮黄体第65页,共79页，星期六，2024年，5月（二）胆固醇可转变为胆汁酸胆固醇在体内代谢的主要去路是在肝细胞中转化成胆汁酸(bileacid)

，随胆汁经胆管排入十二指肠。胆汁酸具有促进脂类消化与吸收、抑制胆汁中胆固醇的析出等作用。第66页,共79页，星期六，2024年，5月（三）胆固醇可转化为一些具有重要生物学活性的固醇类化合物胆固醇7-脱氢胆固醇皮肤维生素D3紫外线胆钙化[甾]醇(cholecalciferol)第67页,共79页，星期六，2024年，5月第五节脂类提取分析技术

ExtractionandAnalysisofLipids

第68页,共79页，星期六，2024年，5月一、脂的分离分析需要某些特殊技术分析脂质在体内的分布及其含量可探索和了解脂质在生理、病理生理过程中的作用。分析脂质时，往往采用一些在分析蛋白质、核酸和碳水化合物等水溶性分子所不常用的方法和技术。第69页,共79页，星期六，2024年，5月分析脂质一般程序：有机溶剂分离酸、碱或酶处理色谱法分析第70页,共79页，星期六，2024年，5月二、脂提取需要有机溶剂脂类为非极性有机化合物，不溶于水，需用有机溶剂进行提取。不同的脂类用不同有机溶剂：中性脂用极性较小的有机溶剂的进行提取膜脂用极性较大的有机溶剂如：乙醚、氯仿、苯

如：乙醇、甲醇第71页,共79页，星期六，2024年，5月脂质提取采用的一般方法：组织匀浆

萃取