第2章 脂质.ppt

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：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 ： -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 (18:1, 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，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 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，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 CHNH2 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（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，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 - 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,