川大学食品生物化学-第4章脂类.ppt

第四章第四章 脂类脂类主要内容主要内容第一节第一节 概述（概述（Introduction）第二节第二节 单纯脂类单纯脂类第三节第三节 复合脂类复合脂类第四节第四节 衍生脂类衍生脂类第五节第五节 生物膜生物膜第一节第一节 脂类概述脂类概述一、脂类的概念一、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二、脂类具有重要的生物功能(1)(1)是构成细胞膜的重要物质。是构成细胞膜的重要物质。(2)(2)脂类中的油脂是机体代谢所需燃料的储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存形式和运输形式(9.3kcal/g)(9.3kcal/g)。(3)(3)脂类物质也可以为动物机体提供溶于其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。中的脂溶性维生素和必需脂肪酸。(4)(4)在机体表面的脂类物质有防止机体损伤在机体表面的脂类物质有防止机体损伤与防止热量散发等保护作用。与防止热量散发等保护作用。(5)(5)脂类作为细胞的表面物质，与细胞识别、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。种特异性和组织免疫等密切相关。脂类脂类单纯脂类单纯脂类复合脂类复合脂类衍生脂类衍生脂类酰基甘油酯酰基甘油酯蜡蜡磷脂磷脂糖脂、硫脂糖脂、硫脂萜萜 类类固醇类固醇类含有脂肪酸含有脂肪酸不含脂肪酸不含脂肪酸三、脂类的分类三、脂类的分类（可皂化脂类）（可皂化脂类）（不可皂化脂类）（不可皂化脂类）其他脂类其他脂类:维生素维生素A A、D D、E E、K K等等一、三酰甘油一、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（脂肪酸（Fatty acids）v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。v其中的亚油酸（Linoleicacid）、亚麻酸（Linolenicacid）和花生四烯酸（Arachidonicacid）为人体必需脂肪酸（Essentialfattyacids）。自然界一些常见的脂肪酸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。活性脂肪酸活性脂肪酸脂肪酸组装为稳定聚集体脂肪酸组装为稳定聚集体（一）甘油脂种类：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(simpleglycerides)：甘油酯中脂肪酸为同一脂肪酸。混合甘油酯（mixedglycerides）：脂肪酸有两种或两种以上。（二）性质：（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。皂化1g甘油三酯所需KOH的mg数为皂化值皂化值，从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、断裂氧化、断裂生成生成醛、醛、酮及低分子量脂肪酸酮及低分子量脂肪酸，产生难闻的恶臭味，称之酸败酸败。中和1g油脂中游离脂肪酸所消耗KOH的mg数称为酸值酸值，可表示酸败的程度。2、酸败作用：3、氢化和卤化、氢化和卤化：氢化：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：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、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。单纯脂类单纯脂类蜡（蜡（Waxes）-贮存能量及防水外被贮存能量及防水外被v生生物物体体的的蜡蜡由由长长链链的的饱饱和和及及不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸(14-16C)与长链的醇（与长链的醇（16-30C）形成的酯，蜂蜡的主要成分。）形成的酯，蜂蜡的主要成分。v蜡的熔点为蜡的熔点为60-80C，较甘油酯的为高。，较甘油酯的为高。v蜡蜡因因其其防防水水性性和和坚坚硬硬度度有有广广泛泛应应用用，脊脊椎椎动动物物一一些些皮皮腺腺分分泌泌的的蜡蜡质质保保护护它它们们的的毛毛发发和和皮皮肤肤以以保保持持它它们们的的柔柔顺顺、润润滑滑及及防防水水；鸟鸟类类尤尤其其水水鸟鸟由由口口腺腺分分泌泌蜡蜡质质而而使使它它们们的的羽羽毛毛不不透透水水；一一些些热热带带植植物物被被一一层层蜡蜡质质包包裹裹以抵抗寄生物和水分的过分蒸腾。以抵抗寄生物和水分的过分蒸腾。v生物的蜡有一定的药学、化妆品及其他工业用途，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。如用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。生生物物蜡蜡一、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。第三节第三节 复合脂类复合脂类结构：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。l鞘鞘脂脂类类是是膜膜脂脂的的第第二二大大类类脂脂，也也有有一一个个极极性性的的头头和和2个个疏疏水水的的尾尾，但但分分子子中中不不含含甘甘油油。由由一一分分子子长长链链的的氨氨基基二二醇醇（鞘鞘氨氨醇醇，十十八八碳碳烯烯氨氨基基二二醇醇）或或其其一一个个分分子子的的衍衍生生物物、一一分分子子长长链链脂脂肪肪酸酸和和一一分分子子极极性性的的乙乙醇醇头头部部组组成成，有有时时在在极极性性的的头头部部为为磷磷酸酸以以酯酯键键相连。相连。l鞘鞘氨氨醇醇分分子子的的C1、C2、C3带带有有功功能能基基团团-OH、-NH2、-OH，与与甘甘油油磷磷脂脂中中甘甘油油的的三三个个羟羟基基在在结结构构上上相相似似，当当脂脂肪肪酸酸与与鞘鞘氨氨醇醇的的-NH2以以酰酰胺胺键键相相连连产产生生的的物物质质为为N-脂脂酰酰鞘鞘氨氨醇醇神神经经酰酰胺胺(ceramide)，与与甘甘油油二二酯酯的的结结构构相相似似，神神经经酰酰胺胺是是鞘鞘脂脂类类化化合合物的结构单位（共同前体）。物的结构单位（共同前体）。两性脂质的聚集体两性脂质的聚集体 甘油磷脂、鞘脂类及固醇都不溶于水，把甘油磷脂、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，可形成三种聚积部分并使水相表面达最小，可形成三种聚积物：物：微团微团(micelles)、双分子层、双分子层(bilayer)、脂质体、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。第四节第四节 衍生脂类衍生脂类异异戊戊二二烯烯类类化化合合物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：1234657891011121314151716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（adrenal 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 6 脂肪酸与-3-3脂肪酸脂肪酸之比为4：1。重要概念重要概念1）影响膜的特性）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膜以及细胞接受信息的生物学特性物学特性。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）必需脂肪酸是必需脂肪酸是类类二十二十烷烷的前体物的前体物 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）必需脂肪酸能必需脂肪酸能维维持皮肤及其他持皮肤及其他组织对组织对水分的不通透性水分的不通透性 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必需脂肪酸有利于胆固醇的溶解和转转运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必须脂肪酸的生物学功能几种油脂的主要脂肪酸组成脂肪酸组成大豆油葵 花籽油玉米油菜籽油橄榄油芝麻油红花油棕榈酸（C16:0）10.325.512.102.813.711.06.5硬脂酸（C18:0）4.194.11.901.32.505.22.4油酸（C18:1,-9）22.9534.129.9023.871.1041.213.1亚油酸（C18:2,-6）52.2253.0254.5614.610.043.377.7-亚麻酸（C18:3,-3)）5.97.3（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：（一）膜功能：v物质运输；v保护作用；v信息传递；v细胞识别。第五节生物膜膜的生化特性膜的生化特性 膜膜不不仅仅仅仅是是被被动动的的屏屏障障，膜膜上上含含有有一一系系列列的的特特化化蛋蛋白白质质启启动动或或催催化化一一定定的的分分子子事事件件；膜膜上上的的泵泵可可以以逆逆跨跨膜膜梯梯度度移移动动（运运送送）特特定定的的有有机机物物和和无无机机离离子子；能能量量转转化化器器可可以以把把一一种种形形式式的的能能量量转转化化为为另另一一种种形形式式的的能能量量；质质膜膜上上的的受受体体能能够够感感受受胞胞外外信信号号，并并转转化为细胞内的分子事件。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。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双分子层是基本的结构脂脂类类与与水水相相共共存存时时会会迅迅速速形形成成一一种种脂脂双双分分子子层层结结构构而而避避开开水水的的作作用用，生生物物膜膜的的厚厚度度（电电镜镜测测定定为为5-8 nm）是是由由3 nm的的脂脂双双分分子子层层和和蛋蛋白白的的厚厚度度决决定定的的，所有证据都支持所有证据都支持生物膜由脂双分子层构成生物膜由脂双分子层构成。膜膜脂脂对对于于脂脂双双分分子子层层两两面面是是不不对对称称的的，但但尽尽管管不不对对称，也不象蛋白质，脂的称，也不象蛋白质，脂的不对称不是绝对的。不对称不是绝对的。膜脂在不断地流动膜脂在不断地流动v虽虽然然脂脂双双层层结结构构的的本本身身是是稳稳定定的的，但但单单个个的的磷磷脂脂和和固固醇醇可可在在脂脂质质平平面面内内有有很很大大的的运运动动自自由由，它它们们的的横横向向运运动动很很快快，几几秒秒之之内内单单个个脂脂分分子子就就可可环环绕绕红红细细胞胞的的一一周周。双双分分子子的的内内部部也也是是流流动动的的，脂脂肪肪酸酸的的碳碳氢氢链链可可通通过过碳碳碳碳旋旋转转而而不不断断地地运运动动。另另外外一一种种运运动动就就是是跨跨双双分分子层运动，即子层运动，即flip-flop。v膜膜流流动动的的程程度度以以来来于于脂脂的的组组成成及及温温度度，低低温温下下的的运运动动相相对对较较少少，脂脂双双分分子子层层几几乎乎呈呈晶晶态态（类类晶晶体体、半半晶晶体体）排排列列；温温度度升升到到一一定定高高度度时时，运运动动增增加加，膜膜由由晶晶态向液态转变。流动镶嵌模型。态向液态转变。流动镶嵌模型。跨膜运输跨膜运输所有生物细胞都要从环境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获得原材料为其生物合成和能量消耗，同时还需同时还需释放其代谢物到环境中去释放其代谢物到环境中去。质膜可以识别并允许细胞。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，即它们是被入细胞是逆浓度梯度的，即它们是被“泵泵”入细胞的，同样一入细胞的，同样一些分子是被些分子是被“泵泵”出细胞的。很少有例外小分子物质的跨膜是出细胞的。很少有例外小分子物质的跨膜是直接通过蛋白的，而是通过跨膜的通道（直接通过蛋白的，而是通过跨膜的通道（channels）、载体）、载体(carriers)或泵（或泵（pumps）。）。有些外周膜蛋白共价泊锚在膜脂上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被动运输是由膜蛋白促进的顺浓度梯度的扩散v生生物物体体内内的的简简单单扩扩散散，膜膜把把胞胞内内和和胞胞外外环环境境所所阻阻止止，膜膜是是一一种种选选择择性性通通透透屏屏障障，要要通通过过脂脂双双分分子子层层，极极性性分分子子或或带带电电溶溶质质必必需需解解除除水水化化膜膜的水的作用，然后透过约的水的作用，然后透过约3nm 的介质（膜）。的介质（膜）。v水水是是一一种种例例外外，可可很很快快透透过过生生物物膜膜，机机制制尚尚不不清清楚楚，膜膜两两侧侧溶溶质质浓浓度度差差异异大大时时，渗渗透透压压的的不不平平衡衡引引起起膜膜两两侧侧水水的的流流动动，直直至至两两侧侧的的渗渗透透压压相等。相等。v极性溶质或离子的过膜运输由膜上的蛋白降低极性溶质或离子的过膜运输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。双分子层，引起促进扩散。主动运输（主动运输（Active Transport）引起物质的逆浓度）引起物质的逆浓度梯度运输梯度运输 被动运输总是顺浓度梯度运输，不会引起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物质的积累，相反，主动运输总是逆浓度梯度运输，引起运输，引起物质的积累物质的积累。主动运输直接或间接。主动运输直接或间接地依赖于一些地依赖于一些放能过程放能过程，非热力学自动发生，非热力学自动发生，往往伴随有光的吸收、氧化作用、往往伴随有光的吸收、氧化作用、ATP水解或水解或其他顺浓度梯度的运输。在初级主动运输中，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）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于由初级主动运输引起的逆浓度积累的顺浓度梯度运输。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 EndThank you