四川大学食品生物化学-第4章脂类.ppt

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1、第四章 脂类,主要内容 第一节 概述（Introduction） 第二节 单纯脂类 第三节 复合脂类 第四节 衍生脂类 第五节 生物膜,第一节 脂类概述 一、脂类的概念 脂类是生物体中所有能够溶于有机溶剂的多种化合物的总称。 它们的共同特性 1) 不溶于水、易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂。 2) 是脂肪酸与醇所组成的酯类。,二、脂类具有重要的生物功能 (1)是构成细胞膜的重要物质。 (2) 脂类中的油脂是机体代谢所需燃料的储存形式和运输形式(9.3kcal/g)。 (3) 脂类物质也可以为动物机体提供溶于其中的脂溶性维生素和必需脂肪酸。 (4) 在机体表面的脂类物质有防止机体损伤与防止热量散

2、发等保护作用。 (5) 脂类作为细胞的表面物质，与细胞识别、种特异性和组织免疫等密切相关。,脂类,单纯脂类,复合脂类,衍生脂类,酰基甘油酯,蜡,磷脂,糖脂、硫脂,萜 类,固醇类,含有脂肪酸,不含脂肪酸,三、脂类的分类,（可皂化脂类）,（不可皂化脂类）,其他脂类:维生素A、D、E、K等,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) 蜡（16-16C以上的长链脂肪酸和16-30C的一元醇或固醇）,甘 油 三 酯,复合脂类,单纯脂类的衍生物：除了含有脂肪酸和 醇外，还含有非脂分子的成分，包括：,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

3、而来或与它们关系密切。,萜类(异戊二烯脂类) ：视黄醛、叶绿醇、胡萝卜素 固醇类：胆固醇、麦角固醇,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,一、三酰甘油,1分子甘油和3分子脂肪酸结合成的酯，亦称脂肪。 二酰甘油； 单酰甘油；,第二节 单纯脂类,脂肪酸（Fatty acids）,碳链为4-36碳的碳氢化合物的羧酸，这些碳链在一些脂肪酸中为饱和的不分支脂肪酸，而其他的则含有一个或多个双键，也有一些含有三碳的环或含有羟基。 其中的亚油酸（Linoleic acid）、亚麻酸（L

4、inolenic acid）和花生四烯酸（Arachidonic acid）为人体必需脂肪酸（Essential fatty acids）。,自然界一些常见的脂肪酸,月桂酸,花生酸,豆蔻酸,棕榈油酸,1、EPA(eicosapentaenoic acid)，二十碳五烯酸（5，8，11，14，17）存在于鱼油中； 2、DHA(docosahexenoic acid)，二十二碳六烯酸（4，7，10，13，16，19），存在于鱼油中。 3、单不饱和脂肪酸的双键也是有规律的，多在C9-C10，其他双键通常在12和15，多不饱和脂肪酸的双键几乎从不相连接。,活性脂肪酸,脂肪酸组装为稳定聚集体,（一）甘油

5、脂种类：,1、按脂肪酸种类分： 饱和脂肪酸构成的酯； 如：软脂酸(16C)、 硬脂酸(18C)。 不饱和脂肪酸构成的酯； 如：油酸、亚油酸。,2、按熔点分：,常温下为固态脂；如：动物脂肪。 常温下为液态油；如：大多数植物油。,3、按脂肪酸组成分：,单纯甘油酯(simple glycerides)： 甘油酯中脂肪酸为同一脂肪酸。 混合甘油酯（mixed glycerides）： 脂肪酸有两种或两种以上。,（二）性质：,1、水解和皂化：,甘油三酯的酯键对酸碱敏感，可被水解，脂肪在KOH或NaOH条件下加热，可产生甘油和脂肪酸的钠或钾盐，这种盐被称为皂。皂化1g甘油三酯所需KOH的mg数为皂化值，从

6、皂化值的数量可略知混合脂肪酸或混合脂肪的平均相对分子量，平均相对分子量=3561000/皂化值。 肥皂的作用是通过形成微小聚积物（胶粒）而溶解或分散水不溶性物质而达到去污的目的。,脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气中，受到空气的作用，游离脂肪酸被氧化、断裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，产生难闻的恶臭味，称之酸败。中和1g油脂中游离脂肪酸所消耗KOH的mg数称为酸值，可表示酸败的程度。,2、酸败作用：,3、氢化和卤化：,氢化：Ni作用下，甘油酯中的不饱和双键可以与H2发生加成反应，油脂被饱和，液态变为固态，可防止酸败。,卤化：油脂中不饱和双键与卤素发生加成反应，生产卤代脂肪酸，称卤化作用。100g油脂所

7、能吸收的碘的克数碘值，可以用来判断油脂中不饱和双键的多少。,4、乙酰化作用,油脂中含-OH的脂肪酸可与乙酸酐或其他酰化剂作用形成相应的酯，称乙酰化作用。1g乙酰化的油脂分解出的乙酸用KOH中和时所需KOH的mg数即为乙酰化值。以乙酰值大小，即可推知样品含羟基的大小。,单纯脂类,蜡（Waxes）-贮存能量及防水外被,生物体的蜡由长链的饱和及不饱和脂肪酸(14-16C)与长链的醇（16-30C）形成的酯，蜂蜡的主要成分。 蜡的熔点为60-80C，较甘油酯的为高。 蜡因其防水性和坚硬度有广泛应用，脊椎动物一些皮腺分泌的蜡质保护它们的毛发和皮肤以保持它们的柔顺、润滑及防水；鸟类尤其水鸟由口腺分泌蜡质而

8、使它们的羽毛不透水；一些热带植物被一层蜡质包裹以抵抗寄生物和水分的过分蒸腾。 生物的蜡有一定的药学、化妆品及其他工业用途，如用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。,生物蜡,一、磷脂,(一) 甘油磷脂类 组成： 磷酸化的头部 + 三碳的甘油骨架 + 两条脂肪酸链是生物膜的主要 组分。,第三节 复合脂类,结构：,重要的磷脂： 磷脂酰胆碱 卵磷脂 磷脂酰乙醇胺 脑磷脂 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇 心磷脂,性质：,1）脂溶性； 2）分子中不饱和脂肪酸易氧化； 3）一定条件下，磷脂可转化 4)双亲性,（二）鞘磷脂（鞘氨醇磷脂）,鞘磷脂的基本骨架是 鞘氨醇： 十八碳二元醇。 神经酰胺： 鞘氨醇+脂肪酸,鞘磷脂的组成,

9、磷酸化的头部 （胆碱或乙醇 胺），碳氢链 一条来自鞘氨 醇、另一条来 源于脂肪酸。,鞘脂类是膜脂的第二大类脂，也有一个极性的头和2个疏水的尾，但分子中不含甘油。由一分子长链的氨基二醇（鞘氨醇，十八碳烯氨基二醇）或其一个分子的衍生物、一分子长链脂肪酸和一分子极性的乙醇头部组成，有时在极性的头部为磷酸以酯键相连。 鞘氨醇分子的C1、C2、C3带有功能基团-OH、-NH2、-OH，与甘油磷脂中甘油的三个羟基在结构上相似，当脂肪酸与鞘氨醇的-NH2以酰胺键相连产生的物质为N-脂酰鞘氨醇神经酰胺(ceramide)，与甘油二酯的结构相似，神经酰胺是鞘脂类化合物的结构单位（共同前体）。,两性脂质的聚集体,

10、甘油磷脂、鞘脂类及固醇都不溶于水，把它们与水混合时，这些具有亲水基团的脂分子从水相环境聚合（集）成微小的脂分子聚积物成为独立的相。脂质分子的聚积物包括有相互作用的疏水部分和与周围水接触的亲水部分，脂质聚积物减少了暴露于水的疏水部分并使水相表面达最小，可形成三种聚积物：微团(micelles)、双分子层(bilayer)、脂质体(liposome)。,二、脂蛋白,是脂质和蛋白质的结合物，结合方式尚不清楚。 1、细胞脂蛋白 生物膜是脂蛋白的重要所在地。线粒体和微粒体。 2、血浆脂蛋白 运输脂类的载体 乳糜微粒 极低密度脂蛋白 低密度脂蛋白 高密度脂蛋白 极高密度脂蛋白,一、萜类：,为异戊二烯的衍生

11、物。 有：半萜：1个异戊二烯；单萜：2个异戊二烯；倍半萜：3个异戊二烯。 易聚合或双键打开。 种类： 植物中芳香油类：樟脑油、柠檬油等。,第四节 衍生脂类,异戊二烯类化合物,香豆素,泛醌,质体醌,多萜醇,二、类固醇类,主要功能： 1）膜的组分； 2）作为激素起代谢调节作用； 3）作为乳化剂胆汁盐的前体、帮助脂类的消化吸收； 4）维生素的组分； 5）有抗炎作用；,环戊烷多氢菲为基本结构：,1,2,3,4,6,5,7,8,9,10,11,12,13,14,15,17,16,胆固醇,睾酮雄性激素,雌激素,（一）胆固醇,（二）类固醇类激素：,类固醇激素的主要种类是雄性激素、雌性激素、肾上腺皮质（adr

12、enal cortex）激素、可的松（Cortisol）及醛甾酮（aldosterone），都含有完整的类固醇母核。浓度低达10-9M，由某一特别组织产生，经血液传递到靶组织，与受体蛋白高特异结合，引起基因表达及代谢的改变。,三、必需脂肪酸与前列腺素：,（一）必需脂肪酸： 亚油酸(18C)； 亚油酸衍生物：花生四烯酸(20C) 亚麻酸(18C) ；,必须脂肪酸： 生物体不能自身合成，必须由食物供给的脂肪酸，它包含两个或多个双键 。严格意义上讲，必须脂肪酸为亚油酸和亚麻酸，但从广义上讲，生物体能合成 ，但合成量较少，还必须由食物补充的脂肪酸，也被认为是必须脂肪酸，如AA、DHA、EPA等。如 果

13、这些脂肪酸缺乏，会引起生物体生理机能的紊乱，导致疾病发生。 非必须脂肪酸：生物体能自身合成，如生物体能自身合成 饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸 WHO推荐人类膳食用油脂脂肪酸标准模式：饱和脂肪酸：单不饱和脂肪酸：多不饱和脂肪酸1：1：1。其中，不饱和脂肪酸中的-6 脂肪酸与-3脂肪酸之比为4：1。,重要概念,1）影响膜的特性 必需脂肪酸作为机体组织细胞膜的重要组分，决定膜以及细胞接受信息的生物学特性。一些细胞通道如分泌、趋化性、信息传递和对微生物侵袭的敏感性也取决于膜的流动性。 2）必需脂肪酸是类二十烷的前体物 类二十烷是由二十碳多不饱和脂肪酸衍生产生的物质，主要有前列腺素、前列环素、凝血嗯烷、白

14、三烯等，这些物质在体内具有广泛的生物学功能。 3）必需脂肪酸能维持皮肤及其他组织对水分的不通透性 必需脂肪酸不足时，水分迅速穿过皮肤。 4）必需脂肪酸有利于胆固醇的溶解和转运 胆固醇在体内以酯的形式运输 ，含必需脂肪酸的胆固醇酯溶解性更好，更容易被运输，前列腺素(PGE1)能抑制胆固醇的生物合成和促进胆固醇的跨膜转运。,必须脂肪酸的生物学功能,几种油脂的主要脂肪酸组成,（二）前列腺素：,结构相关的分子： 前列腺素、血栓素、白三烯。,前列腺素的功能：,1、诱发局部炎症： 2、调节神经细胞间的突触传递； 3、可诱导睡眠。 阿司匹林不可逆抑制 前列腺素合酶,（一）膜功能：,物质运输； 保护作用； 信

15、息传递； 细胞识别。,第五节生物膜,膜的生化特性,膜不仅仅是被动的屏障，膜上含有一系列的特化蛋白质启动或催化一定的分子事件；膜上的泵可以逆跨膜梯度移动（运送）特定的有机物和无机离子；能量转化器可以把一种形式的能量转化为另一种形式的能量；质膜上的受体能够感受胞外信号，并转化为细胞内的分子事件。,（二）膜组成与结构：,甘油磷脂； 鞘脂； 胆固醇组成。 具两亲性、 不对称性、 流动性。,1、膜脂主要由：,2、膜蛋白,1）膜内在蛋白： 与脂双层的疏水核心紧密相连；跨膜或不跨膜；在膜内不对称分布。 内在蛋白只能作旋转和侧向运动。 2）膜周边蛋白： 分布在膜内或外表面。 在膜内表面，形成网状 的细胞骨架。

16、,3、膜糖类：,覆盖在膜外表面，有些可连在脂质上如鞘糖脂，也可连在膜蛋白的多肽链上。 功能: 起保护作用； 细胞间的识别； 维持膜的不对称。 硫酸脑苷脂,脂双分子层是基本的结构,脂类与水相共存时会迅速形成一种脂双分子层结构而避开水的作用，生物膜的厚度（电镜测定为5-8 nm）是由3 nm的脂双分子层和蛋白的厚度决定的，所有证据都支持生物膜由脂双分子层构成。 膜脂对于脂双分子层两面是不对称的，但尽管不对称，也不象蛋白质，脂的不对称不是绝对的。,膜脂在不断地流动,虽然脂双层结构的本身是稳定的，但单个的磷脂和固醇可在脂质平面内有很大的运动自由，它们的横向运动很快，几秒之内单个脂分子就可环绕红细胞的一

17、周。双分子的内部也是流动的，脂肪酸的碳氢链可通过碳碳旋转而不断地运动。另外一种运动就是跨双分子层运动，即flip-flop。 膜流动的程度以来于脂的组成及温度，低温下的运动相对较少，脂双分子层几乎呈晶态（类晶体、半晶体）排列；温度升到一定高度时，运动增加，膜由晶态向液态转变。流动镶嵌模型。,跨膜运输,所有生物细胞都要从环境获得原材料为其生物合成和能量消耗，同时还需释放其代谢物到环境中去。质膜可以识别并允许细胞所需物如糖、氨基酸、无机离子等进入细胞，有时这些成分进入细胞是逆浓度梯度的，即它们是被“泵”入细胞的，同样一些分子是被“泵”出细胞的。很少有例外小分子物质的跨膜是直接通过蛋白的，而是通过跨

18、膜的通道（channels）、载体(carriers)或泵（pumps）。,有些外周膜蛋白共价泊锚在膜脂上,有些膜外周蛋白与膜脂有一个或多个共价结合位点，如长链脂肪酸、或磷脂酰肌醇糖基化衍生物。连接的脂提供了一个疏水的锚以插入脂双分子层。,被动运输是由膜蛋白促进的顺浓度梯度的扩散,生物体内的简单扩散，膜把胞内和胞外环境所阻止，膜是一种选择性通透屏障，要通过脂双分子层，极性分子或带电溶质必需解除水化膜的水的作用，然后透过约3nm 的介质（膜）。 水是一种例外，可很快透过生物膜，机制尚不清楚，膜两侧溶质浓度差异大时，渗透压的不平衡引起膜两侧水的流动，直至两侧的渗透压相等。 极性溶质或离子的过膜运输

19、由膜上的蛋白降低活化能而对特异的物质提供过膜路径而过膜的双分子层，引起促进扩散。,主动运输（Active Transport）引起物质的逆浓度梯度运输,被动运输总是顺浓度梯度运输，不会引起物质的积累，相反，主动运输总是逆浓度梯度运输，引起物质的积累。主动运输直接或间接地依赖于一些放能过程，非热力学自动发生，往往伴随有光的吸收、氧化作用、ATP水解或其他顺浓度梯度的运输。在初级主动运输中，物质的积累直接与放能反应（如ATPADP+Pi）相连接；次级主动运输发生于由初级主动运输引起的逆浓度积累的顺浓度梯度运输。,课后思考,1、脂质的定义和分类 2、脂质的生理功能 3、EPA、DHA、AA分别指什么？什么是必需脂肪酸，其生物学功能有哪些？什么是非必需脂肪酸？ 4、甘油酯的理化性质有哪些？ 5、血浆脂蛋白的主要功能和种类？ 6、类固醇类的生理功能？ 7、生物膜的基本结构是什么？生物膜的主要功能？,The End,Thank you,