生物化学 第2章 脂类

1、浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,Chapter 2 Lipids 第二章 脂 类,1熟悉脂类的概念、分类和结构特点功能，掌握脂类的功能；掌握天然脂肪酸的结构特点和表示法； 2熟悉皂化价、酸价、碘价的概念； 3掌握磷脂的结构，熟悉糖脂的结构。,教学大纲,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,2-1 脂类概述（Lipids）,通常称为油脂，液态为油，固态称脂。,脂类是一大类物质，是指在化学结构、成分上大不相同，但都不溶于水，而溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂中的一类化合物。,例如：,食用油,磷脂,蜂蜡,薄荷,胆固醇,前列腺素,Peilon

2、g Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,脂类,脂肪,可变脂,磷脂,糖脂,固醇,基本脂,一、脂质(Lipids)的分布,可变脂占体重10%20%，固定脂占5%，可不断地自我更新。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,二、脂质的分类 （一）单纯脂质 为脂肪酸与醇（甘油醇、高级一元醇）所组成的酯类。分油、脂及蜡三小类。 1、三酰甘油 为甘油与三分子脂肪酸结合所成，称脂肪或真脂，也称中性脂。 2、蜡 高级脂肪酸与高级一元醇所生成的酯，如虫蜡、蜂蜡等。,Peilong

3、Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,（二）复合脂质 为脂肪酸与醇（甘油醇，鞘氨醇）所生成的酯，同时含有其他非脂性物质，如糖、磷酸及含氮碱等。,（三）衍生脂质 由单纯脂质和复合脂质衍生而来，也有脂质的一般性质。 1、取代烃 主要是脂肪酸及其碱性盐（皂）和高级醇； 2、固醇类（甾类） 包括固醇（甾醇）、强心苷、性激素、胆酸、肾上腺激素等； 3、萜 包括许多天然色素（如胡萝卜素），香精油，天然橡胶等； 4、其他脂质 如维生素A、D、E、K、脂多糖、脂蛋白等,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 20

4、10/2011学年第2学期,三、脂质的生物学作用（P.80） 1、储存脂质：脂肪细胞，作为能源（动物类生物最好的能源）；隔热保温，保护器管，防机械损伤等作用 。 2、结构脂质：生物膜和皮下脂肪等。磷脂和糖脂是构成生物膜脂质双层结构的基本物质和参加构成某些生物大分子化合物(如脂蛋白和脂多糖)的组分。 3、活性脂质：类固醇和萜类，包括激素、脂溶性维生素和各种光合色素，还有辅酶、激活剂等。 脂质为某些物质的良好溶剂，可以促进一切脂溶性物质如维生素A、D、E、K及类胡萝卜素等物质的吸收。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,自

5、然界存在的脂酸几乎都是偶数碳的脂酸，已知者有C4C28的各种脂酸，分饱和脂酸、不饱和脂酸、羟酸和环酸四类（表2-2），饱和与不饱和脂酸为主体，羟酸和环酸仅存在于个别动植物体中。不饱和脂酸都有其一定的特殊生理功能。 1、脂肪酸的种类（P.82） 2、天然脂肪酸的结构特点（P.82） 表示脂肪酸结构的简明方法如：软脂酸160；硬脂酸180；油酸181（9）；花生四烯酸204（5，8，11，14）；顺cis；反trans 。,2-2 脂肪酸（Fatty acids）,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,硬脂酸 油酸,Stea

6、ric acid Oleic acid,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,3、脂肪酸的物理和化学性质 链越长则熔点越高； 链越长则在水中的溶解度越低； 双键越多则熔点越低； 顺式异构体的熔点比反式异构体低； 可以发生氧化和过氧化反应； 双键处可以发生加成反应。,4、脂肪盐与乳化作用 两亲分子，如SDS，表面活性剂。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,Peilong Sun, CBE, ZJUT,5、多不饱和脂肪酸（Polyunsaturat

7、ed fatty acid） 亚油酸为必需脂肪酸，是- 6家族PUFA的原初成员，亚麻酸为半必需脂肪酸。- 亚麻酸是- 3家族PUFA的原初成员。 - 6家族PUFA可降低血清胆固醇，- 3家族PUFA可显著降低血清甘油三酯，防治神经、视觉和心脏疾病，人类可能缺乏- 3家族PUFA。 - 亚麻酸（- Linolenic Acid） 、EPA(二十碳五稀酸）（Eicosapentaenoic Acid）和DHA（二十二碳六稀酸）（Docosahexaenoic Acid）有很高的保健价值。,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三酯。 其通

8、式和构型：,2-3 三酰甘油（Triacylglycerol）,Peilong Sun, CBE, ZJUT,（联想一下甘油醛的构型）,D-甘油醛,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,甘油三酯的理化特性 1、物理性状（P.93） 2、化学性质 水解与皂化 一切脂肪都能被酸、碱、蒸汽及脂酶所水解，产生甘油及脂酸。如果水解剂是碱，则得甘油和脂酸的盐类，这种盐类称皂，因此，我们将脂肪的碱水解作用称为皂化作用。 皂化价（值）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。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙

9、江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,甘油三酯的理化特性 2、化学性质 酸败与氧化 酸败原因： 因空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产生的醛和酮，有臭味。脂类因较长期经光和热或微生物的作用而被水解，放出自由脂酸，低分子脂酸即有臭味。 酸败程度的大小用酸价（值）来表示。 酸价（值）就是中和1g脂肪中的游离脂肪酸所需的KOHmg数。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,甘油三酯的理化特性 2、化学性质 氢化、卤化和碘值 不饱和脂肪在有催化剂如Ni的影响下，其脂酸的双键上可加入氢而成饱和脂，这个作用称氢化

10、。食品工业用于制造人工黄油（Margarine）。 相关链接：反式脂肪酸 表示油脂的不饱和度是用碘价。 碘价（值）就是100g脂类样品所能吸收碘的克数。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,磷脂分成甘油醇磷脂及鞘氨醇磷脂两大类 ，主要参与细胞膜系统的组成，少量存在于细胞的其他部位。,2-4 磷脂（Phospholipids）,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,2-4 磷脂（Phospholipids）,Peilong Sun, CBE, ZJ

11、UT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链构成优良的两亲分子,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。 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。,半乳糖,2-5 糖脂（Glycolipid）,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/201

12、1学年第2学期,异戊二烯单位，由两个异戊二烯构成的萜称单倍萜；三个就是倍半萜；四个就是双萜；六个就是三萜；以此类推 很多是重要的生物活性脂类，如三倍萜的灵芝酸；四倍萜的胡萝卜素、番茄红素以及虾青素。,2-6 萜和类固醇 （Terpene & Steroid）,Peilong Sun, CBE, ZJUT,一、萜类,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,萜 类,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,是环戊烷多氢菲的衍生物，由4个环组成的一元醇。所有固醇化合物分子都是以环戊烷多氢菲为核心结构。有及

13、两型。分为胆固醇、非动物固醇和固醇衍生物。,2-6 萜和类固醇 （Terpene & Steroid）,Peilong Sun, CBE, ZJUT,二、类固醇,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,麦角固醇的性质与胆固醇相似，经紫外线照射后可变成维生素D2。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,固醇类（steroid）物质具有重要的生物学意义 麦角固醇可变为维生素D2。 动物固醇的功能： 7-脱氢胆固醇经紫外光照射后，可生成维生素D3，所以也称维生素D原。 胆固醇可变为性激素和肾上腺皮质激

14、素，胆汁酸也由胆固醇转变而来。 胆固醇与某些疾病有关。胆管阻塞或胆石等都可因胆固醇结晶而成。动脉硬化也可能与固醇的代谢失常有关，因患动脉粥样硬化的病人，血管内壁上常有显著的胆固醇沉着。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,脂蛋白是由脂质和蛋白质以非共价键结合而成的复合物，其蛋白质部分叫载脂蛋白，脂蛋白广泛存在于血浆中，因此又称血浆脂蛋白，膜系统中的脂蛋白叫细胞脂蛋白。 了解血浆脂蛋白的分类与功能。高密度脂蛋白和低密度脂蛋白。,本节内容结束,Peilong Sun, CBE, ZJUT,2-7 脂蛋白（ lipoprot

15、ein）,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,思考题,1.脂类可以分成哪几类？每类各列举一个代表性的脂类物质。 2.简答脂类有哪些生物学功能？ 3.皂化价、酸价、碘价的概念? 4.磷脂的结构特点？,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,预习内容,1.掌握蛋白质中含有的氨基酸的结构特点 2.理解氨基酸主要物性与结构的关系 3.熟练掌握氨基酸的两性解离、等电点以及等电点pI与解离基团pK值的关系 4.了解氨基酸的分类方法，记住氨基酸的三字母符号 5.了解氨基酸的主要化学性质，掌握氨基酸甲醛滴定的

16、原理,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,Thanks !,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,脂肪分子的组成和结构,脂肪是三脂肪酸（C4以上）的甘油酯，即三酰甘油。脂肪中的3个脂酸可以是相同的，也可以是不同的。前者称简单三酰甘油，后者称混合三酰甘油。,式中、代表甘油的末端碳，代表中间碳位。甘油的3个碳位亦可用1、2、3数字标志。,甘油酯第2碳位（即碳位）的RCOO基在碳链右侧的称D型，在左侧的称L型。,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,蜡（Wax）,蜡是高

17、级脂酸与高级一元醇所生成的酯。不溶于水，熔点较脂肪高，一般为固体，不易水解。在动物体内多存在于分泌物中，主要起保护作用。蜂巢、昆虫卵壳、羊毛、鲸油皆含有蜡。 蜂蜡为许多高级一元醇酯的混合物，但主要成分是三十醇的棕榈酸酯（C15H31COOC30H61），C25C35的链烷也在蜂蜡中发现。,中国虫蜡是一种昆虫（ Coccus ceriferus Fabr）的分泌物。其主要成分为二十六醇的二十六及二十八酸酯。 羊毛蜡的成分为三羟蜡酸环醇酯（以胆固醇为主）。 鲸蜡的主要成分为十六醇棕榈酸酯（C15H31COOC16H33）。 蜡在工业上用途颇大，可作涂料、绝缘材料、润滑剂、高级化妆品。,Peilon

18、g Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,生 物 膜,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,Glycoprotein,Glycolipid,Proteoglycan,Peilong Sun, CBE, ZJUT,生 物 膜,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,脂肪（甘油三酯）,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,脂肪（三酰甘油）,1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。,脂肪酸,饱和脂肪酸：软脂酸（16C）

19、、硬脂酸（18C）,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）,含个双键（EPA、DHA）,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,反式脂肪酸是怎么来的？ 反式脂肪酸在自然食品中含量很少，人们平时食用的反式脂肪酸，大多是人为加工后的产品。是食品制造商为了防止对人体有益的植物脂肪（多为液态、含多种不饱和脂肪酸）变质、便于保存或者改善口感，采用氢化（把液态油脂转变为可涂抹的半固态脂类）的加工方式，将多种非饱和植物油，在室温下从液态变成固态或半固态的油脂，以延长食品的销售期，这就产生了反式脂肪。虽然改变了口感，却反

20、倒把无害的植物油变成了与饱和脂肪一样有害的脂肪，如为改变豆油等植物油的流动性能，通过氢化作用，变成半固态、类似黄油和奶油口感的反式脂肪，可起到起酥的作用，使食物更加酥脆。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,反式脂肪酸的危害 医学研究证实，摄入过多反式脂肪酸，会增加人们患冠心病的风险；反式脂肪酸有增加人体血液黏稠度的作用，容易导致血栓的形成；怀孕期或哺乳期妇女，若吃了过多含有反式脂肪酸的食物，通过胎盘或乳汁，使胎儿或婴儿被动地摄入反式脂肪酸，可能会使胎儿和新生儿比成人更容易患上必需脂肪缺乏症，影响生长发育；反式脂肪酸还

21、会减少男性荷尔蒙分泌，对精子产生负面影响。此外，反式脂肪酸还会影响生长发育期的青少年对必需脂肪酸的吸收，对青少年的中枢神经系统的生长发育造成不良影响。但并不是所有的反式脂肪酸都有害，有一种叫做共轭亚油酸，就是一种有益的反式脂肪酸，研究证实其具有抗肿瘤的作用。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,如何识别含有害反式脂肪酸的食物？ 反式脂肪酸常见于人造黄油、奶油蛋糕之类的西式糕点、烘烤食物，如饼干、薄脆饼、油酥饼、油炸干吃面、炸面包圈、巧克力、色拉酱、大薄煎饼、马铃薯片以及油炸快餐食品如炸薯条、油炸土豆片、炸鸡块等食物中。

22、 在超市选购食物时，尽量避免购买食物标签中标有：植物氢化油、人造黄（奶）油、人造植物黄（奶）油、人造脂肪、氢化油、起酥油等字样的食物，并且每周应食用两次鱼，以利于- 3脂肪酸的摄入，从而减少其危害。另外，我们平常炒菜所使用的豆油、菜籽油、橄榄油等，都不需要经过工业氢化过程，因此不会含有反式脂肪酸，可以放心食用。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,-亚麻酸是-3系多不饱和脂肪酸的原初成员 -亚麻酸不能在体内生成，必须由食物获得，食物中的-亚麻酸可在肠道直接吸收，在肝脏贮存，经血液运送至身体各个部位。-亚麻酸在体内可以直

23、接进行分解代谢，为机体提供能量，也可作为人体细胞膜的组成成分，成为重要结构物质。当然最重要的是-亚麻酸作为-3系多不饱和脂肪酸的原初成员，可以代谢产生多种高活性的物质（DHA、EPA等），对人体具有重要的生理作用。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,Peilong Sun, CBE, ZJUT,FDA确认-亚麻酸的13项保健功能 降血脂和降血压； 增强自身免疫； 预防糖尿病； 防治癌症； 减肥； 防脑中风和心肌梗塞； 清理血中有害物质和防治心脏病； 缓减更年期综合症； 提神健脑，增强注意力和记忆力； 辅助治疗多发性硬

24、化症； 辅助治疗类风湿性关节炎。 用于皮肤癣或湿疹； 预防与治疗便秘、腹泻和胃肠综合症。,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,Peilong Sun, CBE, ZJUT,-亚麻酸的来源 -亚麻酸主要存在于植物性油脂中，在通常的膳食中如菜籽油、葵花子油、玉米油及豆油是不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸的主要来源，但其中-亚麻酸却很少；绿色食叶蔬菜如油菜、卷心菜、菠菜、花椰菜、蒿苣等，也能为我们的饮食提供一定数量的-亚麻酸，但这些植物中-亚麻酸含量较低，再加上人们的日常饮食所用的烹调方式（如加热、爆炒等）往往会部分破坏-亚麻酸，这样实际摄入的-亚麻酸就可能难以满足人体的需要

25、。 而一些人们不经常食用的植物油中却含有极为丰富的-亚麻酸，它们以亚麻籽油、黑加仑油、紫苏油为代表，这些含-亚麻酸较高的油脂，就成为人们补充-亚麻酸的最好来源。,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,- 3脂肪酸的故事（1） 1971年，一个美国医学研究小组来到北冰洋格陵兰岛，研究寒带地区的免疫学并进行流行病学调查，他们发现，爱斯基摩人很少患心肌梗塞、中风之类的慢性疾病，冠心病发病率只是丹麦、美国、加拿大居民的十分之一。 1975年，世界卫生组织的科学家们到格陵兰岛考察，发现岛上居住的爱斯基摩人走路轻盈，劳动有力，活到百岁以上的很多。他们并不懂科学的养生之道，可为什

26、么能够健康长寿呢?爱斯基摩人生活在北极圈内，以捕渔为生。他们的食物是鱼类、海豹、鲸鱼等，他们极难吃到新鲜的蔬菜和水果。就医学常识来说，常吃动物脂肪而少食蔬菜水果易患心脑血管疾病。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,- 3脂肪酸的故事（2） 但事实上恰恰相反，爱斯基摩人不但身体非常健康，而且在他们当中很难发现高血压、冠心病、脑中风、糖尿病、风湿性关节炎、癌症等疾病。 带着这个谜，班哥等三名丹麦科学家留下来，他们对当地爱斯基摩人的居住环境、生活规律、饮食结构、病理检验等方面进行了长时间的跟踪考察。经过多方研究，他们惊奇地

27、发现：当地老年人的血液像年轻人的血液一样，血脂不高、血压正常，几乎无一患心脑血管疾病和肥胖症者，经过多次的血液化验，证实在爱斯基摩人的血液中含有大量的不饱和脂肪酸，三名科学家及时向世界卫生组织递交了研究报告。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,- 3脂肪酸的故事（3） 日本科学家在一个岛的渔民身上也发现了类似的现象，这难道仅仅是巧合吗？其中有没有必然的联系呢？科学家们对此产生了浓厚的兴趣，随即对此现象进行了相关研究。 荷兰：调查了离开格陵兰岛生活在北欧生活方式完全欧化了的爱斯基摩人，典型的肉食膳食，则患心血管疾病的比

28、例与欧洲人无明显差异。排除了基因因素。 日本：常食鱼的海边渔民膳食调整为食肉为主，少食鱼的患心血管疾病的内地农民每天定量补充鱼油，研究发现，食肉的渔民患心血管疾病的指标明显上升，补充鱼油的农民心血管疾病明显好转，试验的渔民调整回原来膳食，指标好转。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,- 3脂肪酸的故事（4） 日本人的期望寿命在全世界名列前茅，是世界上第长寿之国。鱼类是日本人的基本食物，科学家们通过分析日本人的生活和饮食习惯，得出其长寿的一个重要原因是日本人的海产品消耗高，比其它国家的人摄入了更多的鱼、贝、蟹类。其结果与爱斯基摩人长寿的原因一致。 科学家们关于不饱和脂肪酸的发现使得深海鱼油受到世界各地民众的青睐。 现在，各种实验都证明EPA和DHA，具有显著的降胆固醇、预防动脉粥样硬化作用。比如给动物饲喂高脂肪饮食，可以导致动脉粥样硬化，电子显微镜下可见动脉壁上脂肪沉着，而后饲喂鱼油，则其动脉壁上已沉着的脂肪减少，由此可见鱼油的效果。,Peilong Sun, CBE, ZJUT,浙江工业大学,生物与环境工程学院 2010/2011学年第2学期,- 3脂肪酸的故事（5）