生物化學(xué)第5脂質(zhì)以及生物膜

1、第第5章章 脂質(zhì)和生物膜脂質(zhì)和生物膜 5.1 5.1 三酰甘油三酰甘油 5.1.1 5.1.1 三酰甘油的結(jié)構(gòu)三酰甘油的結(jié)構(gòu) 5.1.2 5.1.2 三酰甘油的理化性質(zhì)三酰甘油的理化性質(zhì) 5.2 5.2 脂肪酸脂肪酸 5.2.1 脂肪酸的種類 5.2.2 天然脂肪酸的結(jié)構(gòu)特 點(diǎn) 5.2.3 必需脂肪酸 5.3 磷脂 5.4 鞘脂類 5.4 鞘脂類 5.5 類固脂 5.6 生物膜生物膜 脂類的概念和類別脂類的概念和類別 P124 脂質(zhì)的概念脂質(zhì)的概念 1. 定義：定義：一類低溶于水高溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分 子； 脂類脂類（lipid）是根據(jù)溶解性質(zhì)定義的一類生物分子是根據(jù)溶解性質(zhì)定義的一類生

2、物分子； 2. 化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)（對(duì)大多數(shù)脂類而言）：脂肪酸和醇所形成 的 酯類及其衍生物； 待續(xù)： 脂質(zhì)的概念脂質(zhì)的概念 3. 元素組成：元素組成：主要是C、H、O，有些含N、P、S； 4. 參與組成的脂肪酸：參與組成的脂肪酸：多是4碳以上的長鏈一元羧酸； 參與脂類組成的醇：參與脂類組成的醇：甘油（丙三醇）、鞘氨醇、高級(jí) 一元醇和固醇； 脂質(zhì)的分類脂質(zhì)的分類 脂類在化學(xué)組成上變化較大，按化學(xué)組成大體分三類： 1. 單純脂質(zhì)單純脂質(zhì)（simple lipid）： 由脂肪酸脂肪酸和甘油甘油形成的酯： （1）三酰甘油）三酰甘油(甘油三酯)：3分子脂肪酸，1分子 甘油組成； （2）蠟：）蠟：主要由長

3、鏈脂肪酸和長鏈醇或固醇組成； 單純脂分子通式單純脂分子通式 2.復(fù)合脂質(zhì)復(fù)合脂質(zhì)（compound lipid）： 除含脂肪酸和醇外，還有非脂分子成分，按非脂成分不 同分： （1）磷脂：）磷脂：非脂成分是磷酸和含氮堿(如膽堿，乙醇胺)； （2）糖脂：）糖脂：非脂成分是糖(單己糠、二己糖等)； 3. 衍生脂質(zhì)衍生脂質(zhì)（derived lipid）： 由單純脂類和復(fù)合脂類衍生而來，或與之關(guān)系密切，也 具有脂質(zhì)一般性質(zhì)的物質(zhì)，如： （1）取代烴：取代烴：主要是脂肪酸及其堿性鹽(皂)和高級(jí)醇， 少量脂肪醛、脂肪胺和烴； （2）固醇類）固醇類(甾類甾類)：包括固醇(甾醇)、膽酸、強(qiáng)心苷、性 激素、腎上腺

4、皮質(zhì)激素； 待續(xù)； （3）萜：）萜：包括許多天然色素(如胡蘿卜素)、香精油、天 然橡膠等； （4）其他脂質(zhì)：）其他脂質(zhì)：如維生素A、D、E、K，脂酰CoA，類 二十碳烷(前列腺素、凝血烷和白三烯)，脂多糖， 脂蛋白等； 脂質(zhì)的生物學(xué)作用脂質(zhì)的生物學(xué)作用 脂類具有多種多樣的生物學(xué)功能： 1. 貯存脂類貯存脂類（storage lipid）： 用以提供能量、作為抗低溫的絕緣層、防震。 屬于這一類的是三酰甘油和蠟； 2結(jié)構(gòu)脂類（結(jié)構(gòu)脂類（sturctural lipid） 生物膜：生物膜：細(xì)胞的外周膜(質(zhì)膜),核膜和各種細(xì)胞器的膜 總稱； 生物膜具有許多非常重要的生物功能： （1）保護(hù)細(xì)胞； （2）

5、轉(zhuǎn)運(yùn)養(yǎng)料和排泄廢物； （3）信息傳遞； （4）能量轉(zhuǎn)換； （5）免疫功能； （6）運(yùn)動(dòng)功能； 3活性脂質(zhì)（活性脂質(zhì)（active lipid） 貯存脂質(zhì)和結(jié)構(gòu)脂質(zhì)是較大量的細(xì)胞成分； 活性脂質(zhì)是小量的細(xì)胞成分,但具有專一重要生物活性； 它們包括數(shù)百種類固醇類固醇和萜類萜類(類異戊二烯)； （1）類固醇：其中很重要的一類是類固醇激素，如雄性 激素、雌性激素、腎上腺皮質(zhì)激素； （2）萜類：如對(duì)脂溶性維生素A、D、E、K和多種光合 色素(如類胡蘿素)； 其他活性脂質(zhì)： 1）作為酶的輔助因子或激活劑； 2）作為電子載體； 3）作為糖基載體； 4）作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)。 閱閱 讀讀（3-1） 大多數(shù)真核細(xì)胞中

6、,三酰甘油以微小油滴形式存在于含 水的胞質(zhì)溶膠中,脊椎動(dòng)物的專門化細(xì)胞稱脂肪細(xì)胞,貯 存有大量三酰甘油,幾乎充滿整個(gè)細(xì)胞。 許多植物的種子中存在三酰甘油,為種子發(fā)芽提供能量 和合成前體。 很多生物中油脂是能量的主要貯存形式,它們是高度還 原的化合物,油脂在體內(nèi)完全氧化將產(chǎn)生37kJ(9kcal) 能量,而糖或蛋白質(zhì)只產(chǎn)生17kJ能量。以油脂作為貯存 燃料還有一個(gè)好處是,有機(jī)體不必?cái)y帶像貯存多糖那樣 的結(jié)合水,因?yàn)槿８视褪鞘杷摹?閱閱 讀讀（3-2） 肥胖人的脂肪組織(皮下、腹腔和乳腺中)中積儲(chǔ)的三酰 甘油可達(dá)15-20 kg,足以供給一個(gè)月所需的能量，然而 人體以糖原形式貯存的能量不夠一天

7、的需要。葡萄糖和 糖原的優(yōu)點(diǎn)是易溶于水,能快速提供代謝所需能量。 某些動(dòng)物貯存在皮下的三酰甘油不僅作為能儲(chǔ),而且作 為抗低溫的絕緣層。海豹、海象、企鵝和其他的南北極 溫血?jiǎng)游锒继畛渲罅咳８视?。冬眠?dòng)物（如熊）在 冬眠前積累大量脂肪也用作能儲(chǔ)。 閱閱 讀讀（3-3） 人和動(dòng)物的皮下和腸系膜脂肪組織還起防震的填充物作 用。 在海洋的浮游生物中,蠟是代謝燃料的主要貯存形式。 蠟還有其他功能，這與它們排斥水和具有高稠度的性質(zhì) 有關(guān)。脊椎動(dòng)物的某些皮膚腺分泌蠟以保護(hù)毛發(fā)和皮膚, 使之柔韌、潤滑并防水。鳥類，特別是水禽，從它們的 尾羽腺分泌蠟使羽毛能防水。 5.1 5.1 三酰甘油三酰甘油 P124

8、5.1.1 5.1.1 三酰甘油的結(jié)構(gòu)三酰甘油的結(jié)構(gòu) P124 由脂肪酸脂肪酸和甘油甘油形成的酯，也稱三酰甘油： 5.1.2 5.1.2 三酰甘油的理化性質(zhì)三酰甘油的理化性質(zhì) P124 略。 5.2 5.2 脂肪酸（脂肪酸（fatty acidfatty acid，F(xiàn)AFA） P125 1. 存在：存在：生物體內(nèi)大部分脂肪酸都以結(jié)合形式，如甘油 三酯、磷脂、糖脂等存在； 少量脂肪酸以游離狀態(tài)存在； 2. 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由一條長的烴鏈(“尾”)和一個(gè)末端羧基 (“頭”)組 成的羧酸，烴鏈多數(shù)是線形的，分支或含環(huán)的為數(shù)很 少； 5.2.1. 脂肪酸的種類脂肪酸的種類 （1）飽和脂肪酸（）飽和脂肪酸（

9、saturated FA）：）：不含雙鍵和三鍵 ; （2）不飽和脂肪酸（）不飽和脂肪酸（unsaturated FA）：）：含一個(gè)或多個(gè) 雙鍵； 1）單不飽和脂肪酸（）單不飽和脂肪酸（monounsaturated FA）：）： 只含單個(gè)雙鍵； 2）多不飽和脂肪酸（）多不飽和脂肪酸（polyunsaturated FA）：）： 含兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵； 不同脂肪酸之間主要區(qū)別：不同脂肪酸之間主要區(qū)別： 烴鏈長度（碳原子數(shù)目）、雙鍵數(shù)目和位置。 脂肪酸簡明表示脂肪酸簡明表示 通俗名、系統(tǒng)名和簡寫符號(hào)； 簡寫方法： （1）寫出脂肪酸的碳原子數(shù)目； （2）寫雙鍵數(shù)目，兩數(shù)目之間用號(hào)( ：)隔開； 例：

10、十八烷酸(硬脂酸) 簡寫符號(hào)為18：0； 十八二烯酸(亞油酸)簡寫符號(hào)為18：2 9，12 ； 雙鍵位置用右上標(biāo)，數(shù)字指雙鍵鍵合的兩個(gè)碳原子的 號(hào)碼(從羧基端開始計(jì)數(shù))中較低者； 5.2.2 天然脂肪酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)天然脂肪酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 天然脂肪酸的特點(diǎn)天然脂肪酸的特點(diǎn) 6-1 1）飽和脂肪酸）飽和脂肪酸中最常見的是軟脂酸(16：0)和硬脂酸 (18：0)； 不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸中最常見的是油酸(18：19)； 2）天然脂肪酸骨架的碳原子數(shù)目幾乎都是偶數(shù)，因在生 物體內(nèi)脂肪酸是以二碳單位(乙酰COA形式)從頭合成； 奇數(shù)碳原子脂肪酸在陸地生物中含量極少，在某些海洋 生物中有相當(dāng)量存在； 天然脂

11、肪酸的特點(diǎn)天然脂肪酸的特點(diǎn) 6-2 3）天然脂肪酸碳骨架長度為436個(gè)碳原子，多數(shù)為 1224個(gè)碳，最常見的為16和18碳，如軟脂酸、硬脂 酸和油酸等，低于14碳的脂肪酸主要存在于乳脂中； 4）脂肪酸和含脂肪酸化合物的熔點(diǎn)受烴鏈長度和不飽和 程度的影響，室溫下(25)，12：0到24：0飽和脂肪 酸為蠟狀固體，同樣鏈長的不飽和脂肪酸為油狀液體； 天然脂肪酸的特點(diǎn)天然脂肪酸的特點(diǎn) 6-3 5）來自動(dòng)物的脂肪酸結(jié)構(gòu)比較簡單，碳骨架為線形，雙 鍵數(shù)目一般為1-4個(gè)，少數(shù)脂肪酸多達(dá)6個(gè)，低溫生活的 動(dòng)物體中，不飽和脂酸量大于飽和脂酸量； 6）細(xì)菌所含的脂肪酸絕大多數(shù)是飽和的，少數(shù)為單烯酸， 多于一個(gè)雙

12、鍵的極少，有些含有分支的甲基，環(huán)丙烷環(huán) 或環(huán)丙烯環(huán)； 7）植物界特別是高等植物中不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸 豐富，植物脂肪酸除含烯鍵外，可含炔鍵、羥基、酮基、 環(huán)氧基或環(huán)戊烯基等； 天然脂肪酸的特點(diǎn)天然脂肪酸的特點(diǎn) 6-4 8）在大多數(shù)單不飽和脂肪酸中，雙鍵的位置在C9和C10 之間(9)。在多不飽和脂肪酸中通常一個(gè)雙鍵也位于 9，其余雙鍵多位于9和烴鏈的末端甲基之間，如 12，15；（羧基端C為第一個(gè)碳）。 9）天然脂肪酸中的雙鍵多為順式構(gòu)型，少數(shù)是反式構(gòu) 型； 天然脂肪酸的特點(diǎn)天然脂肪酸的特點(diǎn) 6-5 10）分子中雙鍵安排的形式多數(shù)屬于非共軛系統(tǒng)或稱1,4 一戊二烯結(jié)構(gòu)，如亞油酸、亞麻酸中二

13、個(gè)雙鍵之間插入 一個(gè)亞甲基，少數(shù)屬于共軛系統(tǒng)，單、雙鍵交替排列： 兩種雙鍵系統(tǒng)在化學(xué)反應(yīng)性上有明顯差異： 天然脂肪酸的特點(diǎn)天然脂肪酸的特點(diǎn) 6-6 非共軛系統(tǒng)中二個(gè)雙鍵之間的亞甲基可直接發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，形成自由基； 共軛雙鍵系統(tǒng)都很活潑，具有這種系統(tǒng)的脂肪酸很容 易發(fā)生聚合作用，含桐油酸的桐油被用于油漆工業(yè)就是 基于這一性質(zhì)。視黃醇和胡蘿卜素都是生物分子中具有 共軛系統(tǒng)的突出例子，它們的雙鍵系統(tǒng)在視網(wǎng)膜的視覺 過程中起著重要作用。 記住記住: P126表5-1 ：16和18碳酸（6種）的俗名和結(jié)構(gòu)。 飽和與不飽和脂肪酸有不同的構(gòu)象飽和與不飽和脂肪酸有不同的構(gòu)象（閱讀）（閱讀） 飽和脂肪酸中烴鏈的柔性很大，能以很多種構(gòu)象形式存 在,因?yàn)樘脊羌苤忻總€(gè)單鍵可以完全自由旋轉(zhuǎn)，完全伸 展的烴鏈相鄰原子的位阻最小，能量最低，是飽和脂肪 酸最可能的構(gòu)象； 不飽和脂肪酸烴鏈由于雙鍵不能旋轉(zhuǎn)，出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè) 結(jié)節(jié)。順式不飽和脂肪酸與某些催化劑一起加熱能變?yōu)?反式，如油酸在亞硝酸存在下容易轉(zhuǎn)變?yōu)榉从退?，后?有較高的熔點(diǎn)(43-45)； 反油酸不是天然存在的脂肪酸，但在植物油催化氫化時(shí) 有相當(dāng)量形成。 幾個(gè)典型脂肪酸的立體結(jié)構(gòu)圖示 5.2.3 必需脂肪酸必需脂肪酸