脂類(lèi)生物化學(xué)

1、第第2 2章章 脂質(zhì) 一、引言一、引言(一)脂質(zhì)的定義脂質(zhì)是低溶于水,高溶于非極性溶劑的有機(jī)分子.(二)脂質(zhì)的分類(lèi)按照化學(xué)組成可分為:1.單純脂質(zhì):主要有甘油三酯和蠟;2.復(fù)合脂質(zhì):主要有磷脂和糖脂;3.衍生脂質(zhì):主要有取代烴,固醇類(lèi),萜和其他脂質(zhì).按照極性可分為4類(lèi)(參見(jiàn)表2-1)(三)脂質(zhì)的生物學(xué)作用1.貯存能量;2.構(gòu)成體質(zhì);3.生物活性物質(zhì). 二、脂肪酸二、脂肪酸（一） 脂肪酸的種類(lèi) 見(jiàn)表2-2（二）天然脂肪酸鹽的構(gòu)特點(diǎn) 1.碳原子數(shù)多為偶數(shù); 2.單不飽和脂肪酸的雙鍵多在第9位,第2和第3個(gè)雙鍵多在第12和第15位; 3.雙鍵多為順式,少數(shù)為反式.(三三)脂肪酸的理化性質(zhì)脂肪酸的理化

2、性質(zhì) 鏈長(zhǎng)則在水中的溶解度低;雙鍵多則熔點(diǎn)低;順式異構(gòu)體的熔點(diǎn)比反式異構(gòu)體低;可以發(fā)生氧化,加 成等化學(xué)反應(yīng).(四四)脂肪酸鹽和乳化作用脂肪酸鹽和乳化作用脂肪酸鹽有親水部分和疏水部分,可以使脂類(lèi)形成小滴,分散到水中,可以作為去污劑使用,也可以用于生化實(shí)驗(yàn),分離膜蛋白或使蛋白質(zhì)變性失活.(五五)多不飽和脂肪酸（多不飽和脂肪酸（PUFA）亞油酸是-6家族PUFA的原初成員,也是二十碳烷化合物的前體,-亞麻酸是-3家族PUFA的原初成員, -6家族PUFA可降低血清膽固醇, -3家族PUFA可顯著降低血清甘油三酯,防治神經(jīng)、視覺(jué)和心臟疾病，人類(lèi)可能缺乏-3家族PUFA。（六）類(lèi)二十碳烷 類(lèi)二十碳烷是

3、由20碳PUFA衍生而成的，包括前列腺素、凝血惡烷和白三烯合成的前體,主要是花生四烯酸。 前列腺素存在廣泛，種類(lèi)較多，不同的前列腺素或同一前列腺素作用于不同的細(xì)胞，產(chǎn)生不同的生理效應(yīng)，如升高體溫，促進(jìn)炎癥，控制跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)整突觸傳遞，誘導(dǎo)睡眠，擴(kuò)張血管等。 凝血惡烷最早從血小板分離獲得，能引起動(dòng)脈收縮，誘發(fā)血小板聚集，促進(jìn)血拴形成。 白三烯最早從白細(xì)胞分離獲得，能促進(jìn)趨化性，炎癥和變態(tài)反應(yīng)。 阿司匹林消炎、鎮(zhèn)痛、退熱的原因是抑制前列腺素的合成，前列腺素也抑制凝血惡烷合成，因而有抗凝血作用。三、三酰甘油和蠟（一）甘油取代物的構(gòu)型 以手性碳原子為中心，S-原羥甲基（增加該基團(tuán)優(yōu)先性時(shí)，手性原中心為

4、S-構(gòu)型）為1位，R-原羥甲基（增加該基團(tuán)優(yōu)先性時(shí)，手性原中心為R-構(gòu)型）為3位，稱(chēng)作立體專(zhuān)一編號(hào)系統(tǒng)（sn-系統(tǒng)）。（二）三酰甘油的類(lèi)型及二酰甘油、單酰甘油 三酰甘油的R1，R2，R3相同時(shí)，為簡(jiǎn)單三酰甘油， 若R1，R2，R3不同則為混合三酰甘油，大多數(shù)天然油脂是簡(jiǎn)單三酰甘油和混合三酰甘油的混合物。 二酰甘油和單酰甘油在自然間存在不多，是合成反應(yīng)的中間物，單酰甘油在食品工業(yè)中可用作乳化劑。（三）烷醚?；视推浞肿咏Y(jié)構(gòu)與三酰甘油相似，在自然間存在不多，但分布廣泛，其中一個(gè)-羥基以醚鍵與長(zhǎng)鏈烷基相連。（四）三酰甘油的物理和化學(xué)性質(zhì) 三酰甘油能在酸、堿或酶作用下水解成脂肪酸和甘油，堿水解稱(chēng)作皂化

5、，皂化1g油脂所需的KOH mg數(shù)稱(chēng)作皂化價(jià)； 油脂中的雙鍵氫化可制造人造黃油；油脂中的雙鍵還可與碘反應(yīng)，100g油脂所能吸收的碘的克數(shù)稱(chēng)作碘值； 油脂中的羥基可被乙?；泻?g油脂中乙?；尫诺囊宜崴璧腒OH mg數(shù)稱(chēng)作乙酰價(jià)； 油脂自動(dòng)氧化生成揮發(fā)性醛、酮、酸稱(chēng)作酸敗,中和1g油脂中游離脂肪酸所需的KOH mg數(shù)稱(chēng)作酸價(jià)； 在油脂中加入抗氧化劑，可以防止油脂酸敗。 （五）蠟 蠟是長(zhǎng)鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈一元醇或固醇形成的酯，天然蠟是多種蠟酯的混合物。 蠟分子含一個(gè)很弱的極性頭和一個(gè)非極性尾，因此完全不溶于水，蠟的硬度由烴鏈的長(zhǎng)度和飽和度決定。 蜂蠟存在于蜂巢；白蠟是白蠟蟲(chóng)的分泌物，可用作涂料、

6、潤(rùn)滑劑和其他化工原料；鯨蠟是抹香鯨頭部鯨油冷卻時(shí)析出的白色晶體；洗滌羊毛得到的羊毛蠟可用作藥品和化妝品的底料；來(lái)源于棕櫚樹(shù)葉片的巴西棕櫚蠟可用作高級(jí)拋光劑。四、脂質(zhì)過(guò)氧化作用(一）自由基、活性氧和自由基鏈反應(yīng) 1.自由基定義：含有奇數(shù)價(jià)電子并因此在一個(gè)軌道上有一個(gè)未成對(duì)電子的原子或原子團(tuán)。特征：有順磁性；反應(yīng)性強(qiáng)；壽命短。產(chǎn)生：輻射誘導(dǎo)；熱誘導(dǎo)；單電子氧化還原。 2.活性氧概念：含氧的高反應(yīng)活性分子。幾種重要的活性氧：普通氧：氧分子有順磁性是一種雙自由基?；鶓B(tài)氧反應(yīng)活性較低。超氧陰離子：有一個(gè)未成對(duì)電子，有順磁性可由酶促反應(yīng)和非酶促反應(yīng)如電離輻射生成，既是氧化劑，又是還原劑，可發(fā)生歧化反應(yīng)，引

7、起脂質(zhì)過(guò)氧化，壽命較長(zhǎng)，可促進(jìn)其他氧自由基的生成。羥自由基：是已知最強(qiáng)的氧化劑，幾乎能與所有的細(xì)胞成分進(jìn)行抽氫、加成、電子轉(zhuǎn)移等反應(yīng)，反應(yīng)速度極高。羥自由基壽命短，可由輻射和氧自由基轉(zhuǎn)化生成，過(guò)渡金屬對(duì)羥自由基生成有促進(jìn)作用。過(guò)氧化氫：過(guò)氧鍵不穩(wěn)定，見(jiàn)光均裂成羥自由基。可由超氧陰離子自由基歧化生成，也可由酶促反應(yīng)直接生成。過(guò)氧化氫通過(guò)生成羥自由基對(duì)細(xì)胞造成傷害。單線態(tài)氧：是普通氧的激發(fā)態(tài)，無(wú)順磁性，雖不是自由基，但反應(yīng)活性高，可在自由基反應(yīng)中生成。3.自由基鏈反應(yīng)引發(fā)：反應(yīng)性足夠強(qiáng)的起始自由基抽去脂質(zhì)分子的氫原子，或高能輻射使脂質(zhì)分子均裂，可生成起始脂質(zhì)自由基。增長(zhǎng)：起始脂質(zhì)自由基通過(guò)加成、抽

8、氫、斷裂等一種或幾種方式生成更多的脂質(zhì)自由基，這種反應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，即成為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。終止：兩個(gè)自由基之間可發(fā)生偶聯(lián)或歧化反應(yīng)，消除自由基，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)終止。（二）脂質(zhì)過(guò)氧化的化學(xué)過(guò)程生物膜脂質(zhì)中的多不飽和脂肪酸兩個(gè)雙鍵之間的亞甲基氫比較活潑，容易在自由基或輻射作用下被抽去，形成脂質(zhì)自由基，有氧情況下還可生成脂質(zhì)過(guò)氧自由基，進(jìn)而引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，脂質(zhì)過(guò)氧自由基可轉(zhuǎn)化為丙二醛（malondialdechyde,MDA)等醛類(lèi)，MDA可用于測(cè)定脂質(zhì)過(guò)氧化的程度。（三）脂質(zhì)過(guò)氧化作用對(duì)機(jī)體的損傷脂質(zhì)過(guò)氧化的中間產(chǎn)物脂質(zhì)自由基、脂質(zhì)過(guò)氧自由基作為引發(fā)劑通過(guò)抽氫使蛋白質(zhì)分子變成自由基引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚合。丙

9、二醛導(dǎo)致蛋白質(zhì)交聯(lián)。脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致生物膜功能異常。脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。脂質(zhì)過(guò)氧化導(dǎo)致衰老，使脂褐素含量增加。 (四)抗氧化劑的保護(hù)作用 1.基本概念 具有還原性，能抑制自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的物質(zhì)稱(chēng)抗氧化劑。能將自由基還原為非自由基的抗氧化劑稱(chēng)自由基清除劑?？上?zhǔn)椒磻?yīng)引發(fā)劑的稱(chēng)預(yù)防型抗氧化劑?？上?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的自由基，中斷或延緩鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的稱(chēng)阻斷型抗氧化劑。有一些抗氧化劑為酶類(lèi)，另一些為小分子，有一些是天然的，另一些是人工合成的。2.常見(jiàn)的抗氧化劑超氧化物歧化酶(superoxide dismutase ,SOD)：存在廣泛，可清除超氧陰離子；過(guò)氧化氫酶(catalase)：存在于過(guò)氧化物

10、酶體，可將過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化為水和氧； 谷 胱 甘 肽 過(guò) 氧 化 物 酶 ( g l u t a t h i o n e peroxidase,GSH-PX)：存在廣泛，可將過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化為水，谷胱甘肽轉(zhuǎn)化為氧化型；維生素E：可清除生物膜中活性氧自由基，是生物體內(nèi)最重要的自由基清除劑。五、磷脂（一）甘油磷脂的結(jié)構(gòu) 甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來(lái)的,甘油骨架的C1和C2被脂肪酸酯化,膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇、甘油、磷脂磷脂酰甘油等極性頭與磷酸連接。(二)甘油磷脂的一般性質(zhì)屬于兩親分子，在水中能形成雙分子微囊，可構(gòu)成生物膜。用堿或酶可水解成脂肪酸、甘油和含氮堿，酶水解的一些中間物如溶血甘油磷

11、脂是強(qiáng)表面活性劑，可使細(xì)胞膜溶解。磷脂酶作為工具酶與薄層層析一起用于磷脂的結(jié)構(gòu)分析。 （三)幾種常見(jiàn)的甘油磷脂磷脂酰膽堿：又稱(chēng)卵磷脂，在細(xì)胞膜中含量高，膽堿屬季胺鹽，堿性極強(qiáng)，是甲基供體，可防止脂肪肝，乙酰膽堿是神經(jīng)遞質(zhì)。磷脂酰膽堿在蛋黃和大豆中含量豐富。磷脂酰乙醇胺：又稱(chēng)腦磷脂，在細(xì)胞膜中含量高。磷脂酰絲氨酸：在血小板膜中含量高，在血小板被激活時(shí)，磷脂酰絲氨酸轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，參與凝血酶原活化。磷脂酰肌醇：存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜，細(xì)胞膜含有磷脂酰肌醇-4-單磷酸和-4,5-雙磷酸，后者可轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)信使肌醇-1,4,5-磷酸和1,2-二酰甘油。磷脂酰甘油：在細(xì)菌細(xì)胞膜中含量高，是心磷脂的頭基部分。雙

12、磷脂酰甘油：由兩個(gè)磷脂分子通過(guò)一個(gè)甘油分子共價(jià)連接而成。在心線粒體中含量豐富。（四）醚甘油磷脂 其甘油骨架sn-1位碳是烴基而不是酰基。主要有：縮醛磷脂：其頭基分別是膽堿、乙醇胺、絲氨酸，脊椎動(dòng)物的心臟富含縮醛磷脂。血小板活化因子：甘油骨架sn-2位碳被乙?；湫偷耐榛鞘榛?，頭基部分是膽堿(五)鞘磷脂即鞘氨醇磷脂，在腦髓鞘和紅細(xì)胞膜中含量豐富。由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿組成。鞘氨醇：已發(fā)現(xiàn)六十多種，結(jié)構(gòu)如p107所示。神經(jīng)酰胺：脂肪酸通過(guò)酰胺鍵與鞘氨醇相連，即為神經(jīng)酰胺。鞘磷脂：即神經(jīng)酰胺的1-位羥基被磷酰膽堿或磷酰乙醇胺酯化形成的化合物 六、糖脂即半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合

13、物。(一)鞘糖脂 即神經(jīng)酰胺的1-位羥基被糖基化形成的化合物，主要分兩類(lèi)：中性鞘糖脂：最先從腦中獲得，又稱(chēng)腦苷脂。糖基為半乳糖、葡萄糖等，其糖基在細(xì)胞表面，參與細(xì)胞識(shí)別。酸性鞘糖脂：糖基被硫酸化的稱(chēng)硫酸鞘糖脂或硫苷脂，有幾十種，在腦中含量豐富。糖基為唾液酸的稱(chēng)唾液酸鞘糖脂，又稱(chēng)神經(jīng)節(jié)苷脂，在神經(jīng)系統(tǒng)特別是神經(jīng)末梢中含量豐富?？赡芘c神經(jīng)沖動(dòng)傳遞有關(guān)。(二)甘油糖脂由二酰甘油sn-3位的羥基被糖基化形成的化合物，主要存在于植物和微生物，在動(dòng)物的睪丸、精子和神經(jīng)系統(tǒng)也含量豐富 。七、萜和類(lèi)固醇 由兩個(gè)以上異戊二烯單位構(gòu)成，可頭尾相連，亦可尾尾相連。兩個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成的稱(chēng)單萜，許多是植物精油的成分；

14、三個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成的倍半萜存在于某些中草藥；雙萜是葉綠素分子的成分；三萜是固醇類(lèi)的前體；四萜可形成多種色素；多萜可形成天然橡膠。（一）萜檸檬烯香茅醛薄荷醇防風(fēng)根烯葉綠醇赤霉酸莰烯蒎烯視黃醛鯊烯羊毛固醇番茄紅素多萜醇磷酸酯(二) 類(lèi)固醇由環(huán)戊烷多氫菲為基礎(chǔ)的化合物，分子為扁平狀，平面上的取代基直立較穩(wěn)定，但也有平伏狀的。（三）膽固醇和非動(dòng)物固醇膽固醇在腦、肝、腎和蛋黃中含量很高，主要存在于細(xì)胞膜，屬于兩性分子，可轉(zhuǎn)化為多種活性物質(zhì)，血液中含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。植物固醇存在于谷物中，能抑制膽固醇吸收。微生物固醇如麥角固醇可轉(zhuǎn)化為維生素D2。 （四）固醇衍生物膽固醇可轉(zhuǎn)化為雄激素、雌激素、糖皮質(zhì)激素、鹽皮質(zhì)激素和維生素D。膽固醇在肝臟中可轉(zhuǎn)化為膽汁酸，能使油脂乳化，以促進(jìn)吸收。皮質(zhì)醇睪酮黃體酮雌二醇八、脂蛋白（一）血漿脂蛋白的分類(lèi)各類(lèi)血漿脂蛋白的組成如表2-7所示.(二) 血漿脂蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血漿脂蛋白的功能乳糜微粒由小腸上皮細(xì)胞合成，主要功能是從小腸轉(zhuǎn)運(yùn)三酰甘油、膽固醇及其它脂質(zhì)到血漿和其他組織； VLDL在肝細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成，主要功能是從肝臟運(yùn)載內(nèi)源性三酰甘油和膽固醇至各組織； LDL的主要功能是轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇至外圍組織，并調(diào)節(jié)這些部位膽固醇的從頭合成； HDL