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1、第2章 脂质,第一节 生物体内的脂质,一、脂质（脂类）的定义：脂类（lipid）亦译为类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。 脂肪酸多为4碳以上的长链一元羧酸 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇。 脂类的元素组成主要是C H O,有些尚含N S P。,二 、脂类的分类,I 按化学组成分类 单纯脂类 复合脂类 衍生脂类,II 按能否被碱水解分类 可皂化脂类 不可皂化脂类,单纯脂类,由脂肪酸和醇类所形成的酯,脂酰甘油酯（最丰富的为甘油三酯、三酰甘油) 蜡（16-16C以上的长链脂肪酸和16-30C的一元醇或固醇）,单纯脂类的衍生物
2、：除了含有脂肪酸和 醇外，还含有非脂分子的成分，包括：,复合脂类,磷脂（磷酸和含氮碱） 糖脂（糖） 硫脂（硫酸）,衍生脂类：由单纯脂类或复合脂类衍生而来或与它们关系密切。,萜类：天然色素、香精油、天然橡胶 固醇类：固醇（甾醇、性激素、肾上腺皮质激素） 其他脂类：维生素A、D、E、K等。,糖脂（非脂成分为糖）,单纯脂质,复合脂质,（除脂肪酸外， 还有其它非脂成分）,（脂肪酸与 甘油结合的脂）,磷脂（非脂成分为磷酸和含氮碱）,蜡（长链脂肪酸和长链醇或固醇组成）,（杂环大分子一元醇）,萜类,（多异戊二烯聚合醇）,其它脂质,衍生脂质 （由单纯脂质和复合脂质衍生）,取代烃,固醇类,甘油三脂,甘油磷脂,鞘
3、氨醇磷脂,甘油糖脂,鞘磷脂,可皂化脂类：一类能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的称为可皂化脂类。 不可皂化脂类：不能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的称为不可皂化脂类。主要有不含脂肪酸的萜类和固醇类,重要脂类：甘油三酯,二、 脂肪酸 （一）、分类 按碳数分：短链（ 2 4C） 中链（ 610C） 长链（1226C） 按双键分：饱和FA、 不饱和FA 按来源分：必需FA 非必需FA,必须由食物供给 （含两个双键以上） 亚油酸，亚麻酸， 花生四烯酸,机体可自身合成 （饱和、单不饱和）,二、命名 1、习惯命名：丁酸、油酸等 2、系统命名 编码体系： -COOH 始 或 编码体系： CH3- 始 （希腊字母
4、： -CH2COOH ）,脂肪酸碳原子的编码体系,CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH 编码体系 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 编码体系 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12,亚麻酸 18:3 3, 6, 9 3 6 9,CH3CH2CH =CHCH2CH =CH CH2CH= CH (CH2)7COOH 15 12 9 ,油酸 18:1 9 9 CH3（ CH2）7 CH=CH (CH2)7COOH 9 ,（或）编码系统,族 母体脂肪酸,-7 软油酸 (16:1, 7 ),-9 油酸 (18:
5、1, 9 ),-6 亚油酸 (18:2, 6,9 ),-3 亚麻酸 (18:3, 3,6,9 ),海洋生物 “ 3A ” EPA Eicosapentaenoic acid 二十 碳五烯酸 DHA Docosahexaenoic acid 二十二碳六烯酸 DPA Docosapentaenoic acid 二十二碳五烯酸,3、不饱和FA （1）分四族： 7、 9、 6、 3 （2）同族FA可以母体为原料体内合成 如：亚油酸 18：2 6， 9 花生四烯酸 20：4 6，9，12，15 （3）不同族FA不能互变,在高等动植物中所含的脂肪酸有什么共同点？ 在高等动植物的脂肪中，含有多种不同的脂肪酸
6、，它们有以下共同点： （1）所含脂肪酸多数含有12一24个偶数碳原子，含量最多的是1618个碳 脂肪酸。 （2）所含的饱和脂肪酸中，最常见的是软脂酸（16：0）和硬脂酸（18：0），不饱和脂肪酸为油酸（18：1 9 ）和亚油酸（18：2 9，12 ）。 （3）所含的单不饱和脂肪酸的双键位置，一般在第910碳原子之间，其 余双键在C10和末端甲基之间。而且在两个双键之间往往隔着一个CH2。 （4）所含的不饱和脂肪酸，几乎都具相同的几何构型，而且都属于顺式构型，反式的只是极少数。 （5）处于低温环境下的动植物体中，不饱和脂肪酸的含量比例都有增加，表现了对低温的适应性。,2.1 三酰甘油和蜡 动植物
7、油脂的化学本质是酰基甘油，其中以三酰甘油或称甘油三酯为主，植物性酰基甘油多为液态，称油；动物性酰基甘油多为固态，称脂。,甘油（丙三醇）,单酯酰甘油,二酯酰甘油,H2O,H2O,三酯酰甘油（简单和混合）,通式,脂肪酸1,脂肪酸2,1、甘油取代物的构型 国际生物化学命名委员会推荐采用立体专一编号或称sn-系统,碳手性原中心。S-原，R-原sn系统实际上是把甘油的手性碳都看成是L-型的。,三酰甘油脂又称油脂，常温下为液态的油脂称为油，为固态的称为脂或脂肪。植物性三酰甘油脂多为油，动物多为脂。 生物体内含量最为丰富的脂类物质,3、三酰甘油的理化性质 颜色和气味：无色、无嗅、无味。天然油脂的颜色来自非油
8、脂物质。 密度和溶解度：密度小于1g/cm3，一般在0.910.94之间；不溶于水，略溶于低级纯，易溶于乙醚、石油醚、氯仿、苯。 熔点： 化学性质 （1）水解与皂化：在酸、碱或脂酶作用下水解为脂肪酸和甘油。 提问：肥皂是怎么做的？ 皂化反应 动植物油脂在氢氧化钠或氢氧化钾作用下水解生成的脂肪酸盐。 皂化值皂化1g油脂所需要的KOH mg数。,（2）氢化和卤化（加成反应）在催化剂如Ni的作用下，油脂中的双键与氢发生加成反应，称氢化；不饱和油脂与卤素中的溴和碘发生加成生成饱和的卤化脂，称卤化。,碘值100g油脂卤化时所能吸收的碘的克数。 （3）乙酰化含羟基的油脂可与乙酸酐或其他乙酰化剂作用形成乙酰
9、油脂和其他酰基油脂。 乙酰化值中和从1g乙酰化产物中释放的乙酸所需KOH mg数。 （4）酸败与自动氧化天然油脂暴露在空气中会产生难闻的气味，这种现象叫酸败。空气中的分子氧在常温下对化合物的直接作用，从而导致氧化的发生。微生物分解作用。 动物油脂比植物油容易变坏？,4 蜡长链脂肪酸与长链脂肪醇或固醇形成的脂脂肪醇中的碳原子在16以上，分布在生物体表面起保护作用。有哪些防护作用呢？植物蜡防虫蛀、防辐射、降低水分蒸发。如棕榈、冬青动物蜡防水、保温、筑巢。如蜂蜡,甘油磷脂（PC、PE）75 磷脂 鞘磷脂（神经鞘磷脂） 糖脂 鞘糖脂（脑苷脂、神经节苷脂） 甘油糖脂 胆固醇（及其酯）,类 脂,甘 油 磷
10、 脂,CH2,CH,P,-,X,X= H 磷脂酸 （PA） X= CH2 CH2 X= CH2 CH,N+(CH3) 3磷脂酰胆碱（卵磷脂）（PC）,NH2 磷脂酰丝氨酸（PS）,C,R1,COOH,X=-CH2-CH2-NH3+磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂）（PE） X=甘油 磷脂酰甘油（PG） X=肌醇 磷脂酰肌醇（PI） X=磷脂酰甘油 双磷脂酰甘油 （DPG）（心磷脂）,X,非极性，不易溶于水 称非极性尾,极性，易溶于水称极性头,磷脂酶A1和A2分别特异地催化甘油磷脂中 C-1和 C-2位置酯键的水解。由于磷脂酶A2作用产生的高浓度的溶血磷脂可能会破坏细胞膜，蛇毒以及蜂毒是磷脂酶的最好来源，
11、因此往血管注射蛇毒会导致威胁生命的溶血（红细胞膜裂解）。还有其他两种磷脂酶C和D，磷脂酶C催化甘油和磷酸之间的键的水解，释放出二脂酰甘油。磷脂酶D催化甘油磷脂生成磷脂酸。,磷脂酰甘油绝大多数存在于生物膜中,A.卵磷脂（磷脂酰胆碱） X前体（发生脂化反应前醇形式）为胆碱， HO- CH2CH2N+(CH3)3 乙酰胆碱是神经传导物质； 提问：卵磷脂具有增强记忆、防止老年痴呆等健脑作用，原因何在？,提问：卵磷脂可乳化胆固醇、油脂，为什么？ 两性（亲油、亲水），乳化剂,增加神经传导物、促进脑细胞活化,工业提取方式 以大豆为原料，醇、乙醚等脂溶剂萃取 成本低，纯度低，保健作用,以蛋黄为原料，CO2超临
12、界萃取 高成本，高纯度，医用,B.脑磷脂（磷脂酰乙醇胺） X基团前体为胆胺 HO-CH2CH2-NH3+ 与血液凝固有关,醚甘油磷脂 醚甘油磷脂与甘油磷脂不同之处在于甘油骨架sn-1位碳上是O-烃基，不是O-酰基。,CH,P,-,R1,CH2,X,缩醛磷脂 缩醛磷脂有一个烃链是通过一个乙烯醚键与甘油骨架的 CI连接的如图 。大多数与缩醛磷脂磷酸基团酯化的化合物是乙醇胺和胆碱。缩醛磷脂大约占人中枢神经系统中甘油磷脂的23%，同时发现在外周神经和肌肉组织中也存在着缩醛磷脂。,血小板活化因子 血小板活化因子 （Plalelet activating factor，PAF）是一个胆碱甘油磷脂，分子中的
13、甘油骨架C1处连有烷醚基，而C2处连有乙酯基。 PAF是有生物活性的磷脂，很低浓度（01nmolL）的PAF就可以引起血小板凝聚并形成血栓，PAF对平滑肌的收缩也有作用。,非极性尾,极性头,磷酸胆碱（或磷酸胆胺）,糖 脂,鞘磷脂,鞘 脂,单糖及单糖聚合物,鞘脂：含鞘氨醇或二氢鞘氨醇的脂类 （不含甘油） 鞘磷脂含磷酸 鞘糖脂含糖,鞘脂的化学结构通式,取代基,脂肪酸,鞘胺醇,M多为12；n多在1222之间,鞘氨醇 FA,N脂酰鞘氨醇,（ 神经酰胺 ）,磷酸胆碱 or磷酸胆胺,鞘磷脂,X：-磷酸胆碱 “ 神经鞘磷脂”,反式,鞘氨醇,二氢鞘氨醇,CH3(CH2)13CHOHCHOH CHOH CHNH
14、2 CH2OH,|,|,|,植物鞘氨醇,性质及功用 鞘磷脂为白色晶体，对光及空气皆稳定，可经久不变，不溶于丙酮、乙醚，而溶于热乙醇，在水中成乳状液，有两性解离性质。,糖脂 糖脂是指糖通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。在糖脂分子中；糖基是亲水性的极性头部，脂肪酸或鞘氨醇则为疏水性尾端。糖脂是一大类化学结构不同的脂类物质，主耍存在于动物、植物、微生物的细胞膜中，糖脂位于膜的外侧，糖基伸出膜的外表面。 糖脂可分为甘油糖脂和鞘糖脂两大类。 （1）甘油糖脂 甘油糖脂的主链是甘油，同时含脂肪酸及糖残基。糖残基是通过糖苷键连接在甘油分子上。甘油糖脂有单半乳糖基甘油二酯、二半乳糖基甘油二酯、三半乳糖
15、基甘油二酯及6O酰基单半乳糖基甘油二酯。分子结构如下：,在植物组织中，广泛分布有单半乳糖基甘油二酯、二半乳糖基甘油二酯，特别在叶绿体中，含量高达干重的40，它是光合组织的主要成分，在非光合组织中含量较少。 在细菌中，甘油糖脂中的糖分子除半乳糖外，尚有葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖胺、半乳糖醛酸等。 在动物的脑组织中也存在各种半乳糖基甘油酯，但含量较少。,（2）鞘糖脂 鞘糖脂的主链是鞘氨醇（神经氨基醇），其余成分为糖基和脂肪酸。鞘糖脂包括中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂两大类。鞘糖脂主要存在于动物神经髓鞘和脑组织中，是细胞膜的组成成分；具有很重要的生物功能。 鞘糖脂中脂肪酸主要是羟基脂肪酸和长链脂肪酸
16、（C22C24）。分子的亲脂部分是神经酰胺，亲水部分是糖基。下图是含一个单糖的鞘糖脂 。糖基部分可以是葡萄糖、半乳糖或甘露糖。每分子鞘糖脂中的糖分子数，有的含1个，有的含多个。,硫酸鞘糖脂 硫酸鞘糖脂是糖基部分被硫酸化的硫酸鞘糖脂，也叫硫苷脂。在动植物中均存在，在动物中有一种含硫的脑苷脂，叫脑硫脂，结构如下：,脑硫脂存在于脑中，是神经组织的重要组分之一，分子中有半乳糖、鞘氨醇、脂肪酸、硫酸根各一分子。硫酸恨以硫酯键结合在半乳糖的C3上。 在高等植物中，只找到一种硫脂，叫磺酰异鼠李糖二酰甘油酯。,（一）萜类 萜类是由不同数目的异戊二烯（isoPrene）聚合而成的聚合物及其饱和度不同的含氧衍生物
17、，绝大多数为异戊二烯残基头尾相连结构。 萜类在自白然界分布广泛在生命活动中具有重要的功能，如维生素A、E、K；赤霉素、脱落酸和昆虫保幼激素，类胡萝卜素和叶绿素是重要的光合色素；泛醌、质体醌为重要的电子递体等。萜类还有极重要的应用价值，如植物挥发油中的一些珍贵香料，中草药中的一些有效成分，工业原料的橡胶等。按所含异戊二烯单位（5个C单位）的数目，分为单萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜和多萜几类（见下表）。,+,环戊烷多氢菲,菲,环戊烷,2.5固醇类 环戊烷多氢菲的一元醇及其衍生物。环上一般都含有三个侧链，在C10和C13位置上通常是甲基，在C17位置上连接的是氢或羟基。,极性头,非极性尾,重要的固醇
18、类化合物有（1）胆固醇,雄性激素,可的松（激素）,维生素D,胆固醇,（2）7脱氢胆固醇 在胆固醇的C7位脱氢后即产生7脱氢胆固醇，它存在于动物皮下，在紫外线作用下可形成维生索D3,（3）植物固醇 在大豆中存在有大豆固醇，在麦芽中有麦固醇，均是植物细胞的 重要组分，但不能被动物吸收利用。它们的结构如下：,（4）酵母固醇 在酵母菌和霉菌中，存在有麦角固醇，麦角固醇在紫外线照射下可转变为维生素D2，是一种抗佝偻病的维生素。,A、固醇 胆固醇、豆固醇、麦固醇、酵母固醇 功能构成生物膜、形成类固醇 但胆固醇含量过高易引起胆结石、动脉硬化、心肌梗塞等疾病；,B、衍生物类固醇 胆酸、维生素D、脂类激素（肾上
19、腺素、性激素）、强心苷,2.6 脂蛋白,脂蛋白是指脂质和蛋白质以非共价键结合而成的复合物，因广泛存在于血浆中，故，又叫血浆脂蛋白,（一）血浆脂蛋白的分类 1、电泳法 2、超速离心法,电泳法 概念： 电荷和颗粒不同 故电场中移动速度不同 分类：（根据血清蛋白电泳分类法命名） 4类： -脂蛋白、-脂蛋白、 前 - 脂 蛋白、乳糜微粒（CM）,CM 原点 - - - 前 - - - 血清蛋白电泳 血浆脂蛋白电泳,超速离心法,概念 脂类和蛋白质量不同，故密度不同，在一定密度盐溶液中超速离心,分类：4类 颗粒 密度,CM VLDL LDL HDL,大 小,小 大,CM CM - - VLDL 2- 前
20、- LDL 1- - HDL 血清 电泳 超速离心 蛋白电泳 血浆脂蛋白,脂蛋白结构 基本结构：亲水壳，疏水核 疏水核 TG、 ChE 亲水壳 载脂蛋白、PL、Ch （单层）,球状,脂蛋白模式图,甘油三酯和胆固醇核心,低密度脂蛋白高心肌梗塞的先兆,功能载运甘油三酯和胆固醇,贮存脂类重要的贮能供能物质，每克脂肪（高度还原的物质）氧化时可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白质氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。浮游生物中蜡是代谢燃料的储存形式，蜡还有保护功能。 结构脂类磷脂、糖脂、硫脂、固醇类等有机物是生物体的重要成分（如生物膜系统） 活性脂类固醇类、萜类是一些激素和维生素等生理活性物质的前体 脂类（糖脂）与信息识别、种特异性、组织免疫有密切的关系；与细胞信号转导有关（PIP2）。 人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与脂类代谢紊乱有关。,三、 脂类的生物学功能,细胞膜,