脂类的化学优秀PPT.ppt

1881年，年，Johann Thudichum发觉了鞘脂发觉了鞘脂的功能，提出的功能，提出Tay-Sachs病系由脑苷脂降解缺病系由脑苷脂降解缺陷引起。陷引起。1940年间，年间，Konrad Bloch和同事证明白和同事证明白胆固醇全部碳原子皆来自乙酰辅酶胆固醇全部碳原子皆来自乙酰辅酶A。脂类探讨历史：脂类探讨历史：20世世纪纪5060年年头头，科科学学家家已已经经揭揭示示了了脂脂类类在在储储能能物物质质和和膜膜结结构构组组分分发发挥挥重重要要生生理理作用。作用。6070年年头头后后，薄薄层层层层析析和和气气-液液层层析析技技术术快快速速发发展展，为为科科学学家家相相识识脂脂类类的的特特殊殊作作用用供供应应了了有有力力工工具具，揭揭示示了了脂脂类类在在生生物物膜膜、转转运、受体和信息转导中的作用。运、受体和信息转导中的作用。第一节第一节脂类的概念、分类及生理功能脂类的概念、分类及生理功能一、脂类的概念一、脂类的概念 由脂肪酸与醇生成的酯及其衍生物，统称酯由脂肪酸与醇生成的酯及其衍生物，统称酯类，类，是一类不溶于水的生物分子。是一类不溶于水的生物分子。脂类的基本元素组成为碳脂类的基本元素组成为碳(C)、氢、氢(H)、氧氧(O)，一些复合脂含有氮，一些复合脂含有氮(N)和其他元素和其他元素。1.1.单纯脂单纯脂-脂肪：三脂肪酸甘油酯脂肪：三脂肪酸甘油酯 油：液态脂肪油：液态脂肪 蜡：一元高级醇脂肪酸酯蜡：一元高级醇脂肪酸酯2.2.复合脂复合脂-磷脂：含磷酸磷脂：含磷酸 -糖脂：含糖糖脂：含糖3.3.衍生脂质衍生脂质-取代烃取代烃 -固醇类固醇类 -萜萜:胡萝卜素胡萝卜素,自然橡胶自然橡胶 -其他其他二、脂类的分类二、脂类的分类三、脂类的生理功能三、脂类的生理功能 其次节其次节 单脂化学单脂化学一一 、脂肪的化学结构、脂肪的化学结构n脂肪（脂肪（fatfat）：甘油与三分子高级脂肪酸组成的脂肪）：甘油与三分子高级脂肪酸组成的脂肪酸甘油三酯。化学名称为三脂酰（基）甘油。酸甘油三酯。化学名称为三脂酰（基）甘油。脂酸结构通式为脂酸结构通式为CH3(CH2)nCOOH。高等动植物中的脂酸碳链长度一般在高等动植物中的脂酸碳链长度一般在1420碳之间，且为偶数碳。碳之间，且为偶数碳。二、脂肪酸二、脂肪酸（一）脂肪酸的种类（一）脂肪酸的种类系统命名法系统命名法标示脂酸的碳原子数即碳链标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的数目和位置。长度和双键的数目和位置。编码体系编码体系从脂酸的羧基碳起计算碳原从脂酸的羧基碳起计算碳原子的依次。子的依次。油酸油酸含含1818个碳原子，在第个碳原子，在第9-109-10位间有一个位间有一个双键，被称为双键，被称为9-9-十八碳单烯酸十八碳单烯酸，写成，写成18:1(9)18:1(9)或或18:118:19 9 。不饱和脂酸的命名不饱和脂酸的命名 例如：例如：或或n n编码体系编码体系 亚亚麻麻酸酸为为1818碳碳3 3烯烯多多不不饱饱和和脂脂酸酸，其其双双键键位位置置按按碳碳原原子子编编号号分分别别为为9 9、1212和和1515；按按字字母母编编号号分分别别为为-3-3、-6-6和和-9-9。依依据据碳碳原原子子编编号号命命名名为为9,12,15-9,12,15-十十八八碳碳三三烯烯酸酸，写写成成18:3(9,12,15)18:3(9,12,15)或或18:39,12,1518:39,12,15；按按字字母母编编号号归归类类于于-3-3不不饱饱和和脂脂酸，写成酸，写成18:3-3 18:3-3。例如：例如：脂酸依据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和脂酸依据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和不饱和脂酸不饱和脂酸(二二)饱和脂酸的碳链不含双键饱和脂酸的碳链不含双键饱饱和和脂脂酸酸(saturated fatty acid)以以乙乙酸酸(CH3-COOH)为为基基本本结结构构，不不同同的的饱饱和和脂脂酸酸的的差差别别在在于于这这两两基基团团间间亚亚甲甲基基(-CH2-)的的数数目目不不同同。常见的饱和脂酸常见的饱和脂酸（三）不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键（三）不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键单不饱和脂酸（单不饱和脂酸（monounsaturated fatty acid）含一个双键的脂酸，如油酸含一个双键的脂酸，如油酸 多不饱和脂酸（多不饱和脂酸（polyunsaturated fatty acid）含二个或二个以上双键的脂酸，如含二个或二个以上双键的脂酸，如DHA常见的不饱和脂酸常见的不饱和脂酸哺乳动物不饱和脂酸按哺乳动物不饱和脂酸按 编码体系分类：编码体系分类：（四）不饱和脂酸具有特别重要的生物学作用（四）不饱和脂酸具有特别重要的生物学作用1人体不能合成必需从食物获得的脂酸被称为人体不能合成必需从食物获得的脂酸被称为养分必需脂酸养分必需脂酸 亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不行缺乏的养分素，不能自身和脂酸是人体不行缺乏的养分素，不能自身合成，需从食物摄取，故称养分必需脂酸合成，需从食物摄取，故称养分必需脂酸（essential fatty acid）。2.2.多不饱和脂酸的衍生物具有特别重要的生物学活性多不饱和脂酸的衍生物具有特别重要的生物学活性前前列列腺腺素素(PG)、血血栓栓噁噁烷烷(TX)和和白白三三烯烯(LT)是是二二十十碳碳多多不不饱饱和和脂脂酸酸花花生生四四烯烯酸酸代代谢谢产产生生的的类类花花生生酸酸类类物物质质（eicosanoids），具具有有特特别别重重要要的的生生理理作作用用，几几乎乎参参与与了了全全部部细细胞胞的的代代谢谢活活动动，并并与与炎炎症症、免免疫疫、过过敏敏、心心血血管管等等疾疾病的病理生理过程有关。病的病理生理过程有关。第三节第三节 复脂的化学复脂的化学磷脂磷脂(phospholipids)主要由主要由甘油或鞘氨醇、脂酸、磷甘油或鞘氨醇、脂酸、磷酸酸和和含氮化合物含氮化合物等组成。等组成。分类：分类：甘油磷脂甘油磷脂 由甘油构成的磷酯由甘油构成的磷酯 （体内含量最多的磷脂）（体内含量最多的磷脂）鞘磷脂鞘磷脂 由鞘氨醇构成的磷脂由鞘氨醇构成的磷脂FAFAPiX 甘甘油油X X=胆胆碱碱、水水、乙乙醇醇胺胺、丝丝氨氨酸酸、甘甘油油、肌肌醇醇、磷磷脂脂酰酰甘油等甘油等 FA PiX 鞘鞘氨氨醇醇一、磷脂类和鞘磷脂类一、磷脂类和鞘磷脂类两类磷脂的分子组成两类磷脂的分子组成（一）由甘油构成的磷脂统称为甘油磷脂（一）由甘油构成的磷脂统称为甘油磷脂甘油磷脂甘油磷脂又称为又称为磷酸甘油酯磷酸甘油酯(phosphoglycerides)，其结构特点是甘油的两个羟基被脂酸酯化，其结构特点是甘油的两个羟基被脂酸酯化，3位羟位羟基被磷酸酯化成为基被磷酸酯化成为磷脂酸磷脂酸(phosphatidic acid;PA)。R1R1常为饱和脂酸常为饱和脂酸R2R2常为不饱和脂酸常为不饱和脂酸体内几种重要的甘油磷脂体内几种重要的甘油磷脂CH2CH2N(CH3)3+C H2C H O H C H2O HCH2CH2NH3+C H2C H-C O ON H3+-HHHHHOHOHOHOOHOHHCH2CHOHCH2O-POOCH2R2OCOCHCH2OCOR1O-1.1.卵磷脂存在于细胞膜中卵磷脂存在于细胞膜中卵磷脂卵磷脂即磷脂酰胆碱是组成细胞膜最丰即磷脂酰胆碱是组成细胞膜最丰富的磷脂之一富的磷脂之一 ，其甘油，其甘油2 2位含多不饱和脂酸，位含多不饱和脂酸，被水解后生成被水解后生成溶血卵磷脂溶血卵磷脂。卵磷脂也储存着。卵磷脂也储存着体内大部分体内大部分胆碱胆碱。具有抗脂肪肝作用。具有抗脂肪肝作用。2.2.脑磷脂与血液凝固有关脑磷脂与血液凝固有关3.3.3.3.丝氨酸磷脂丝氨酸磷脂丝氨酸磷脂丝氨酸磷脂 4.4.磷脂酰肌醇是其次信使的前体磷脂酰肌醇是其次信使的前体5.5.5.5.缩醛磷脂缩醛磷脂缩醛磷脂缩醛磷脂6.6.心磷脂是线粒体膜的主要脂质心磷脂是线粒体膜的主要脂质心心磷磷脂脂与与大大量量的的线线粒粒体体内内膜膜蛋蛋白白质质，如如细细胞胞色色 素素 C氧氧 化化 酶酶、细细 胞胞 色色 素素 C NADH:泛泛 醌醌(ubiquinone)等等相相互互作作用用，激激活活某某些些酶酶，特特殊殊与与氧氧化磷酸化和化磷酸化和ATP的产生亲密相关的产生亲密相关。（二）由鞘氨醇或二氢鞘氨醇构成的（二）由鞘氨醇或二氢鞘氨醇构成的复合脂称为鞘酯复合脂称为鞘酯 鞘氨醇的氨基通过酰胺键与鞘氨醇的氨基通过酰胺键与1分子长链脂酸分子长链脂酸相连形成相连形成神经酰胺神经酰胺(ceramide)，为，为鞘脂的母体鞘脂的母体结构结构。鞘氨醇的羟基通过酯键与取代基团结合而成鞘氨醇的羟基通过酯键与取代基团结合而成为不含甘油、仅含鞘氨醇或二氢鞘氨醇的脂为不含甘油、仅含鞘氨醇或二氢鞘氨醇的脂类被称为类被称为鞘脂鞘脂(sphingolipids)。鞘氨醇以鞘氨醇以1818碳最多，分子中含有双键碳最多，分子中含有双键 ，有顺反异，有顺反异构体，但自然界均为反式构形构体，但自然界均为反式构形 。鞘氨醇或二氢鞘氨醇是具有脂肪族长链的氨基二鞘氨醇或二氢鞘氨醇是具有脂肪族长链的氨基二元醇，具有元醇，具有2 2个羟基及一个氨基的个羟基及一个氨基的极性头极性头和和疏水疏水的长链脂肪烃尾的长链脂肪烃尾 。极性头极性头疏水尾疏水尾X-磷脂胆碱磷脂胆碱、磷脂乙醇胺磷脂乙醇胺 单糖或寡糖单糖或寡糖m多为多为12，n多在多在1222神经组织各种膜神经组织各种膜结构的重要成分结构的重要成分 二二 、糖脂、糖脂n一类含有糖成分的复脂。一类含有糖成分的复脂。n糖鞘脂包括脑苷脂类和神经节苷脂类。糖鞘脂包括脑苷脂类和神经节苷脂类。n共同特点：含有鞘氨醇的脂，其头部含糖。共同特点：含有鞘氨醇的脂，其头部含糖。(一一)脑苷脂是脑细胞膜的重要组分脑苷脂是脑细胞膜的重要组分（二）神经节苷脂（二）神经节苷脂极性头部含有唾液酸，即极性头部含有唾液酸，即N-N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸（一）胆固醇（一）胆固醇类固醇类固醇(steroids)以环戊烷多氢菲为母体结构。以环戊烷多氢菲为母体结构。环戊烷多氢菲环戊烷多氢菲三、胆固醇和胆酸三、胆固醇和胆酸不同类固醇的区分在于不同类固醇的区分在于C3羟基和羟基和C17连接的连接的侧链碳原子数侧链碳原子数(一般为一般为810个碳原子个碳原子)及取代及取代基团的不同，生理功能各异。基团的不同，生理功能各异。分子组成中含大量的碳氢、无氧或少氧而为分子组成中含大量的碳氢、无氧或少氧而为非极性化合物。非极性化合物。植物以植物以-谷固醇谷固醇(-sitosterol)为最多。为最多。酵母含麦角固醇酵母含麦角固醇(ergosterol)。动物胆固醇动物胆固醇(27(27碳碳)胆固醇仅存在于动物体内。胆固醇仅存在于动物体内。胆固醇仅含一个亲水性的羟基胆固醇仅含一个亲水性的羟基 ，疏水性极强，疏水性极强，不溶于水而溶于非极性溶剂。不溶于水而溶于非极性溶剂。胆固醇熔点较高胆固醇熔点较高(149)(149)，在常温下以固态，在常温下以固态形式存在。形式存在。胆固醇是动物细胞膜的基本结构成分之一，胆固醇是动物细胞膜的基本结构成分之一，但亚细胞器但亚细胞器(subcellular organelle)膜含量较少。膜含量较少。胆固醇因含环戊烷多氢菲环使得其比细胞膜胆固醇因含环戊烷多氢菲环使得其比细胞膜中其他脂质成分更强直中其他脂质成分更强直(rigidity)。因此，胆。因此，胆固醇是确定细胞膜性质的一种重要分子。固醇是确定细胞膜性质的一种重要分子。胆固醇可转化为类固醇激素胆固醇可转化为类固醇激素 人体内利用人体内利用胆固醇为原料胆固醇为原料合成的主要类合成的主要类固醇激素固醇激素胆固醇在体内代谢的主要去路是在肝细胞中胆固醇在体内代谢的主要去路是在肝细胞中转化成胆汁酸转化成胆汁酸(bile acid)(bile acid)，随胆汁经胆管排入，随胆汁经胆管排入十二指肠。十二指肠。胆汁酸具有促进脂类消化与吸取、抑制胆汁胆汁酸具有促进脂类消化与吸取、抑制胆汁中胆固醇的析出等作用。中胆固醇的析出等作用。胆固醇可转化为一些具有重要生物学胆固醇可转化为一些具有重要生物学活性的固醇类化合物活性的固醇类化合物胆固醇胆固醇 7-7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇 皮肤皮肤 维生素维生素D D3 3紫外线紫外线 胆钙化胆钙化甾甾醇醇(cholecalciferol)(二二)胆酸与胆汁酸胆酸与胆汁酸胆汁酸胆汁酸第四节第四节 脂类的提取、分别与分析脂类的提取、分别与分析分析脂质在体内的分布及其含量可探究和了分析脂质在体内的分布及其含量可探究和了解脂质在生理、病理生理过程中的作用。解脂质在生理、病理生理过程中的作用。分析脂质时，往往接受一些在分析蛋白质、分析脂质时，往往接受一些在分析蛋白质、核酸和碳水化合物等水溶性分子所不常用的核酸和碳水化合物等水溶性分子所不常用的方法和技术方法和技术 。分析脂质一般程序：分析脂质一般程序：有机溶剂分离有机溶剂分离酸、碱或酶处理酸、碱或酶处理色谱法分析色谱法分析（一）脂类的有机溶剂提取（一）脂类的有机溶剂提取脂类为非极性有机化合物，不溶于水，需脂类为非极性有机化合物，不溶于水，需用用有机溶剂有机溶剂进行提取。进行提取。不同的脂类用不同有机溶剂：不同的脂类用不同有机溶剂：中性脂中性脂用用极性较小极性较小的有机溶剂的进行提取的有机溶剂的进行提取膜脂膜脂用用极性较大极性较大的有机溶剂的有机溶剂 如：乙醚、氯仿、苯如：乙醚、氯仿、苯 如：乙醇、甲醇如：乙醇、甲醇一、脂类的提取与分别一、脂类的提取与分别脂质提取接受的一般方法：脂质提取接受的一般方法：组织匀浆组织匀浆 萃取萃取 氯仿氯仿/甲醇甲醇/水水(1:2:0.8(1:2:0.8，v/v/v)v/v/v)静置静置出现分层出现分层下层液下层液进一步分离和分析进一步分离和分析甲醇甲醇/水相：蛋白质、碳水化合物等水水相：蛋白质、碳水化合物等水溶性分子溶性分子氯仿相：有被提取的脂质等非水溶性分子氯仿相：有被提取的脂质等非水溶性分子（二）吸附色谱法可依据极性将不同的脂分别（二）吸附色谱法可依据极性将不同的脂分别 吸附色谱法（吸附色谱法（adsorption chromatography）原理）原理脂质通过分别介质时，因脂质极性的不同，脂质通过分别介质时，因脂质极性的不同，导致与固定相吸附实力的差异，当流淌相洗脱时导致与固定相吸附实力的差异，当流淌相洗脱时移动速度不一而分别。移动速度不一而分别。固定相为硅胶固定相为硅胶（silica gel）流动相为氯仿流动相为氯仿 极性较高的脂质与硅胶的结合极性较高的脂质与硅胶的结合比非极性高的脂质紧密，氯仿比非极性高的脂质紧密，氯仿洗脱时，混合脂质中的非极性洗脱时，混合脂质中的非极性脂质移动速度大于极性较高的脂质移动速度大于极性较高的脂质而分别。脂质而分别。吸附色谱分析常用的两种方法：吸附色谱分析常用的两种方法：柱层析柱层析 将硅胶装在层析柱中，待分别的脂质将硅胶装在层析柱中，待分别的脂质加样于硅胶顶部。加样于硅胶顶部。薄层层析薄层层析（thin-layer chromatography,TCL）将硅胶铺层于玻片上，待分别的脂质将硅胶铺层于玻片上，待分别的脂质加样于硅胶一端，加样端与分别液氯仿接加样于硅胶一端，加样端与分别液氯仿接触，通过虹吸作用，氯仿从加样端向另一触，通过虹吸作用，氯仿从加样端向另一端移动端移动 。(一一)气气-液色谱法可分析挥发性脂衍生物的混合物液色谱法可分析挥发性脂衍生物的混合物 原理：原理：依据脂酸衍生物混合物在柱中的吸附性依据脂酸衍生物混合物在柱中的吸附性质和沸点的不同，极性越小的脂酸衍生质和沸点的不同，极性越小的脂酸衍生物随气相先流出。物随气相先流出。对象：对象：不同链长和不同不饱和度脂酸的混合物。不同链长和不同不饱和度脂酸的混合物。阶段：阶段：1.1.组织脂质的粗分别；组织脂质的粗分别；3.3.通过气相色谱仪进行气化和分析。通过气相色谱仪进行气化和分析。2.2.将待分别、分析的脂质进行转变成可进将待分别、分析的脂质进行转变成可进行气化反应的化合物；行气化反应的化合物；二、脂类分析的原理二、脂类分析的原理以分析磷脂中脂酸为例：以分析磷脂中脂酸为例：磷磷脂脂标标本本中中加加入入甲甲醇醇/HCl/HCl或或甲甲醇醇/NaOH/NaOH混混合液合液 加加热热后后脂脂酸酸与与其其结结合合的的酯酯键键断断裂裂，转转变变成成脂酸甲基酯脂酸甲基酯 将将脂脂酸酸甲甲基基酯酯填填料料于于气气液液相相色色谱谱柱柱中中，通通过过加加热热使使柱柱中中的的脂脂酸酸甲基酯气化甲基酯气化 流流动动相相（惰惰性性气气体体，如如氦氦气气）气气流通过色谱柱流通过色谱柱 分分离离，极极性性越越小小的的脂脂酸酸衍衍生生物物随随气相先流出气相先流出 （二）特殊的水解方法有助于脂质结构的分析（二）特殊的水解方法有助于脂质结构的分析 在分析脂质的过程中，往往须要对脂质分子的组在分析脂质的过程中，往往须要对脂质分子的组成成分进行结构分析，需将脂类中特定部位的组成成分进行结构分析，需将脂类中特定部位的组份水解，结合薄层层析、气相色谱、高压液相色份水解，结合薄层层析、气相色谱、高压液相色谱谱(high pressure liquid chromatography,HPLC)(high pressure liquid chromatography,HPLC)等分等分析方法可明确被分析脂类的结构。析方法可明确被分析脂类的结构。方法：方法：稀酸和碱稀酸和碱 强酸强酸 酶解反应酶解反应 甘油三酯、磷脂、固醇酯甘油三酯、磷脂、固醇酯 （酯键酯键）鞘脂鞘脂 （酰胺键酰胺键）特异的水解方法（如特异的水解方法（如磷脂酶磷脂酶）质谱法可用来分析脂的结构质谱法可用来分析脂的结构质谱法质谱法(mass spectrometry)可明确被分析的可明确被分析的脂酸的碳氢链的长度、双键的数目及其位脂酸的碳氢链的长度、双键的数目及其位置乃至其构像的差异置乃至其构像的差异。WaterHomogenized in chloroform/methanol/waterNaOH/methanolFatty acyl methyl esters分分析析脂脂质质一一般般程程序序示示意意图图