第二章-脂质概要优秀PPT.ppt
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1、其次章其次章 脂质脂质第一节第一节 引言引言其次节其次节 脂酰甘油脂酰甘油第三节第三节 磷脂和生物膜磷脂和生物膜第四节第四节 糖脂糖脂第五节第五节 萜和类固醇萜和类固醇第六节第六节 脂蛋白脂蛋白第七节第七节 脂质的提取、分别和分析脂质的提取、分别和分析第一节第一节 引言引言一、脂质(一、脂质(Lipids)的概念)的概念不溶于水而能被乙醚、氯仿、苯等非极性有机不溶于水而能被乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂抽提出的化合物,统称脂质。对大多数溶剂抽提出的化合物,统称脂质。对大多数脂质而言,其化学本质是脂肪酸和醇所形成脂质而言,其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。的酯类及其衍生物。参与脂质组
2、成的脂肪酸多是参与脂质组成的脂肪酸多是4碳以上的长链一碳以上的长链一元羧酸,醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元羧酸,醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇。元醇和固醇。脂质的元素组成:碳、氢、氧,有些含氮、磷脂质的元素组成:碳、氢、氧,有些含氮、磷和硫。和硫。二、脂类的分类二、脂类的分类脂类脂类脂类脂类单纯脂类单纯脂类单纯脂类单纯脂类复合脂类复合脂类复合脂类复合脂类非皂化脂类非皂化脂类非皂化脂类非皂化脂类酰基甘油酯酰基甘油酯酰基甘油酯酰基甘油酯蜡蜡蜡蜡磷脂磷脂磷脂磷脂 糖脂、硫脂糖脂、硫脂糖脂、硫脂糖脂、硫脂萜萜萜萜 类类类类甾醇类甾醇类甾醇类甾醇类含有脂肪酸含有脂肪酸含有脂肪酸含有脂肪酸不含
3、脂肪酸不含脂肪酸不含脂肪酸不含脂肪酸Fats stored in animal and plant cellsAdipocytes(Fat cells)Cotyledon cellsCorn seedEmbryoArabidopsis seedEndospermArabidopsis seedling二、脂质的分类二、脂质的分类1.单纯脂(单纯脂(simple lipid):):脂肪酸与甘油形成脂肪酸与甘油形成的酯的酯。(1)三酰甘油或甘油三酯)三酰甘油或甘油三酯 由由3分子脂肪酸和分子脂肪酸和1分子甘油组成。分子甘油组成。饱和脂肪酸:饱和脂肪酸:月桂酸(月桂酸(C12H24O2):):CH3
4、(CH2)10COOH豆寇酸(豆寇酸(C14H28O2):):CH3(CH2)12COOH棕榈酸(棕榈酸(C16H32O2):):CH3(CH2)14COOH硬脂酸(硬脂酸(C18H36O2):):CH3(CH2)16COOH不饱和脂肪酸:不饱和脂肪酸:油酸油酸(C18H34O2)CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH亚油酸(亚油酸(C18H32O2)CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH (2)蜡)蜡长链脂肪酸和一元醇或固醇形成的酯,自然长链脂肪酸和一元醇或固醇形成的酯,自然蜡是多种蜡酯的混合物。蜡是多种蜡酯的混合物。蜡分子含一个很弱的极性头和一个非极性尾
5、,蜡分子含一个很弱的极性头和一个非极性尾,因此完全不溶于水,蜡的硬度由烃链的长因此完全不溶于水,蜡的硬度由烃链的长度和饱和度确定。度和饱和度确定。蜂蜡存在于蜂巢;白蜡是白蜡虫的分泌物,蜂蜡存在于蜂巢;白蜡是白蜡虫的分泌物,可用作涂料、润滑剂和其他化工原料;鲸可用作涂料、润滑剂和其他化工原料;鲸蜡是抹香鲸头部鲸油冷却时析出的白色晶蜡是抹香鲸头部鲸油冷却时析出的白色晶体;洗涤羊毛得到的羊毛蜡可用作药品和体;洗涤羊毛得到的羊毛蜡可用作药品和化妆品的底料;来源于棕榈树叶片的巴西化妆品的底料;来源于棕榈树叶片的巴西棕榈蜡可用作高级抛光剂。棕榈蜡可用作高级抛光剂。Waxes are ester of lo
6、ng-chain(C14-C36)saturated and unsaturated fatty acids with long-chain(C16-C30)alcohols.A major component of bees wax棕榈酸棕榈酸 三十烷醇三十烷醇 鲸蜡鲸蜡:抹香鲸头部的鲸油冷却时析出的一种白:抹香鲸头部的鲸油冷却时析出的一种白色晶体,其头部占身体的色晶体,其头部占身体的1/3,头部重量的,头部重量的90%由鲸蜡器构成,含鲸油约由鲸蜡器构成,含鲸油约4t,是三酰甘油,是三酰甘油和蜡的混合物。和蜡的混合物。棕榈酸棕榈酸+鲸蜡醇鲸蜡醇2.复合脂质(复合脂质(compound lip
7、id):):除含脂除含脂肪酸和醇外,尚有其他称为非脂分子肪酸和醇外,尚有其他称为非脂分子的成分。的成分。磷脂磷脂 非脂成分是磷酸和含氮碱(如胆碱,非脂成分是磷酸和含氮碱(如胆碱,乙醇胺),如:乙醇胺),如:甘油磷脂、鞘磷脂。甘油磷脂、鞘磷脂。糖脂糖脂 非脂成分是糖(单己糖、二己糖等)非脂成分是糖(单己糖、二己糖等),并因醇成分不同,又分为鞘糖脂和甘油糖并因醇成分不同,又分为鞘糖脂和甘油糖脂。脂。鞘磷脂和鞘糖脂合称为鞘磷脂和鞘糖脂合称为鞘脂类鞘脂类。3.衍生脂质(衍生脂质(derived lipid):由单纯脂质和复合由单纯脂质和复合脂质衍生而来或与之关系亲密,但也具有脂脂质衍生而来或与之关系亲
8、密,但也具有脂质一般性质的物质。质一般性质的物质。(1)取代烃)取代烃 主要是脂肪酸及其碱性盐(皂)主要是脂肪酸及其碱性盐(皂)和高级醇,少量脂肪醛、脂肪胺和烃;和高级醇,少量脂肪醛、脂肪胺和烃;(2)固醇类(甾类),包括固醇(甾醇)、)固醇类(甾类),包括固醇(甾醇)、胆酸,强心苷、性激素、肾上腺皮质激素;胆酸,强心苷、性激素、肾上腺皮质激素;(3)萜)萜 包括很多自然色素(如胡萝卜素),包括很多自然色素(如胡萝卜素),香精油,自然橡胶等;香精油,自然橡胶等;(4)其他脂质)其他脂质 如维生素如维生素A、D、E、K,脂酰,脂酰CoA,类十二碳烷,脂多糖,脂蛋白等。,类十二碳烷,脂多糖,脂蛋白
9、等。依据能否被碱水解:可皂化脂质依据能否被碱水解:可皂化脂质依据能否被碱水解:可皂化脂质依据能否被碱水解:可皂化脂质,不行皂化脂质不行皂化脂质不行皂化脂质不行皂化脂质依据在水中和水界上的行为不同可分为非极性脂质和依据在水中和水界上的行为不同可分为非极性脂质和依据在水中和水界上的行为不同可分为非极性脂质和依据在水中和水界上的行为不同可分为非极性脂质和4 4类极性脂质(参见表类极性脂质(参见表类极性脂质(参见表类极性脂质(参见表2-12-1)非极性脂质:水不溶,不能形成单分子层。如胆甾烷、非极性脂质:水不溶,不能形成单分子层。如胆甾烷、非极性脂质:水不溶,不能形成单分子层。如胆甾烷、非极性脂质:水
10、不溶,不能形成单分子层。如胆甾烷、长链脂肪酸和长链一元醇形成的酯等。长链脂肪酸和长链一元醇形成的酯等。长链脂肪酸和长链一元醇形成的酯等。长链脂肪酸和长链一元醇形成的酯等。类极性脂质:能参入膜,但自身不能形成膜,如三类极性脂质:能参入膜,但自身不能形成膜,如三类极性脂质:能参入膜,但自身不能形成膜,如三类极性脂质:能参入膜,但自身不能形成膜,如三酰甘油、胆固醇等;酰甘油、胆固醇等;酰甘油、胆固醇等;酰甘油、胆固醇等;类极性脂质:能形成膜,如磷脂和鞘糖脂;类极性脂质:能形成膜,如磷脂和鞘糖脂;类极性脂质:能形成膜,如磷脂和鞘糖脂;类极性脂质:能形成膜,如磷脂和鞘糖脂;类极性脂质:具可溶性,如脂肪酸
11、盐、胆质酸盐、类极性脂质:具可溶性,如脂肪酸盐、胆质酸盐、类极性脂质:具可溶性,如脂肪酸盐、胆质酸盐、类极性脂质:具可溶性,如脂肪酸盐、胆质酸盐、皂苷等。皂苷等。皂苷等。皂苷等。AA类有长链脂肪酸的盐;阴离子、阳离类有长链脂肪酸的盐;阴离子、阳离类有长链脂肪酸的盐;阴离子、阳离类有长链脂肪酸的盐;阴离子、阳离子和非离子去污剂;溶血磷脂酸;脂酰子和非离子去污剂;溶血磷脂酸;脂酰子和非离子去污剂;溶血磷脂酸;脂酰子和非离子去污剂;溶血磷脂酸;脂酰CoACoA等。等。等。等。BB类有胆汁酸、皂苷等。类有胆汁酸、皂苷等。类有胆汁酸、皂苷等。类有胆汁酸、皂苷等。三、脂质的生物学功能三、脂质的生物学功能1
12、.贮存脂质(贮存脂质(storage lipid)动物、油料种子的甘油三酯和蜡。动物、油料种子的甘油三酯和蜡。动物的脂肪组织有保温,防机械压力等爱护动物的脂肪组织有保温,防机械压力等爱护功能,植物的蜡质可以防止水分的蒸发。功能,植物的蜡质可以防止水分的蒸发。肥胖人的脂肪组织中积储的三酰甘油可达肥胖人的脂肪组织中积储的三酰甘油可达1520kg足以供应一个月所需的能量。足以供应一个月所需的能量。人体以糖原形式贮存的能量不够一天的须要,人体以糖原形式贮存的能量不够一天的须要,二者的优点是易溶于水,快速供应代谢所二者的优点是易溶于水,快速供应代谢所需的能量。需的能量。脂肪贮存量大,热值高脂肪贮存量大,
13、热值高70kg人体,贮存的脂肪可产生:人体,贮存的脂肪可产生:2008320kJ 蛋白质:蛋白质:105000kJ 糖原:糖原:2520kJ Glc:168kJ脂肪的热值:脂肪的热值:1g脂肪产生的热量。脂肪产生的热量。1g油脂在体内完全氧化将产生油脂在体内完全氧化将产生39KJ,而同,而同样的糖或蛋白质只产生样的糖或蛋白质只产生17kJ能量,是等量能量,是等量蛋白质或糖的蛋白质或糖的2.3倍。倍。2.结构脂质(结构脂质(structural lipid)生物膜的结构组分(甘油磷脂和鞘磷脂,胆固醇、生物膜的结构组分(甘油磷脂和鞘磷脂,胆固醇、生物膜的结构组分(甘油磷脂和鞘磷脂,胆固醇、生物膜的
14、结构组分(甘油磷脂和鞘磷脂,胆固醇、糖脂);糖脂);糖脂);糖脂);各种生物膜的骨架是一样的,主要是由磷脂类构成各种生物膜的骨架是一样的,主要是由磷脂类构成各种生物膜的骨架是一样的,主要是由磷脂类构成各种生物膜的骨架是一样的,主要是由磷脂类构成的双分子层或称的双分子层或称的双分子层或称的双分子层或称脂双层(脂双层(脂双层(脂双层(lipid bilayerlipid bilayer)。这些膜脂在分子结构上的共同特点是这些膜脂在分子结构上的共同特点是这些膜脂在分子结构上的共同特点是这些膜脂在分子结构上的共同特点是具有亲水部分具有亲水部分具有亲水部分具有亲水部分或极性头和疏水部分或称非极性尾(两亲
15、化合物)或极性头和疏水部分或称非极性尾(两亲化合物)或极性头和疏水部分或称非极性尾(两亲化合物)或极性头和疏水部分或称非极性尾(两亲化合物)。脂双层的表面是亲水的,内部是疏水烃链,脂双层脂双层的表面是亲水的,内部是疏水烃链,脂双层脂双层的表面是亲水的,内部是疏水烃链,脂双层脂双层的表面是亲水的,内部是疏水烃链,脂双层有屏障作用,使膜两侧的亲水性物质不能自由通过,有屏障作用,使膜两侧的亲水性物质不能自由通过,有屏障作用,使膜两侧的亲水性物质不能自由通过,有屏障作用,使膜两侧的亲水性物质不能自由通过,这对维持细胞正常的结构和功能是很重要的。这对维持细胞正常的结构和功能是很重要的。这对维持细胞正常的
16、结构和功能是很重要的。这对维持细胞正常的结构和功能是很重要的。细胞膜的结构细胞膜的结构 3.活性脂质(活性脂质(active lipid)贮存脂质和结构脂质是较大量的细胞成贮存脂质和结构脂质是较大量的细胞成分;活性脂质是小量的细胞成分,但分;活性脂质是小量的细胞成分,但具有专一的重要生物活性。具有专一的重要生物活性。包括数百种类固醇和萜,类固醇激素:包括数百种类固醇和萜,类固醇激素:如雄性激素、雌性激素和肾上腺皮质如雄性激素、雌性激素和肾上腺皮质激素。激素。萜类包括对人体和动物的正常生长所必萜类包括对人体和动物的正常生长所必需的脂溶性维生素需的脂溶性维生素A、D、E、K和多和多种色素。种色素。
17、糖脂参与信号识别和免疫;糖脂参与信号识别和免疫;四、脂肪酸(四、脂肪酸(fatty acid,FA)脂肪酸是由一条长的烃链(尾)和一个脂肪酸是由一条长的烃链(尾)和一个末端羧基(头)组成的羧酸。末端羧基(头)组成的羧酸。不同脂肪酸之间的主要区分在于烃链的不同脂肪酸之间的主要区分在于烃链的长度、双键的数目和位置。长度、双键的数目和位置。烃链不含双键的为饱和脂肪酸;含两个烃链不含双键的为饱和脂肪酸;含两个或两个以上双键的称为多不饱和脂肪或两个以上双键的称为多不饱和脂肪酸。酸。每个脂肪酸可以有通俗名,系统名和简每个脂肪酸可以有通俗名,系统名和简写符号。写符号。(一)(一)脂肪酸的种类(见脂肪酸的种类
18、(见P83表表2-2)其中其中棕榈酸(软脂酸)棕榈酸(软脂酸)(16:0)、)、硬脂酸硬脂酸(18:0)、)、棕榈油酸棕榈油酸(16:1 9)、)、油酸油酸(18:1 9)、)、亚油酸亚油酸(18:2 9,12)、)、-亚麻酸亚麻酸(18:39,12,15)、)、-亚麻酸亚麻酸(18:36,9,12)、)、花生四稀酸花生四稀酸(20:45,8,11,14)、)、EPA(20:5 5,8,11,14,17)DHA(22:64,7,10,13,16,19)等较重要。)等较重要。软脂酸软脂酸油酸油酸硬脂酸硬脂酸亚麻酸亚麻酸亚油酸亚油酸花生四烯酸花生四烯酸极极性性头头非非极极性性尾尾几个典几个典型肪脂
19、型肪脂酸的立酸的立体结构体结构(二)自然脂肪酸的结构特点(二)自然脂肪酸的结构特点 1.碳原子数多为偶数,形成长而不分支碳原子数多为偶数,形成长而不分支的链(也有分支的或含环的脂肪酸)。的链(也有分支的或含环的脂肪酸)。2.不饱和脂肪酸的双键多在第不饱和脂肪酸的双键多在第9位(位(9),第),第2和第和第3个双键多在第个双键多在第12和第和第15位(位(12,15)。)。3.饱和与不饱和脂肪酸有着特别不同的饱和与不饱和脂肪酸有着特别不同的构象。构象。4.不饱和脂肪酸有顺式和反式两种异构不饱和脂肪酸有顺式和反式两种异构体,但生物体内大多数是顺式结构。体,但生物体内大多数是顺式结构。简写符号:简写
20、符号:先写出脂肪酸的碳原子数目,先写出脂肪酸的碳原子数目,再写双键数目,两者之间用冒号隔开。双再写双键数目,两者之间用冒号隔开。双键位置用键位置用(delta)右上标数字表示,数字)右上标数字表示,数字是指双键键合的两个碳原子的号码中较低是指双键键合的两个碳原子的号码中较低者,并在号码后面用者,并在号码后面用c(cis,顺式)和,顺式)和t(trans,反式)标明双键的构型。,反式)标明双键的构型。例如:亚油酸:顺,顺例如:亚油酸:顺,顺-9,12-十八烯酸十八烯酸简写为简写为18:29c,12c。Nomenclature for Fatty Acids18:3(9,12,15)Carbon
21、chain lengthNumber of double bondsPosition of double bounds The most commonly occurring fatty acids have even numbers of carbon atoms in an unbranched chain of 12-24 carbons.-CH=CH-CH2-CH=CH-非共轭双键系统非共轭双键系统(三)脂肪酸的物理和化学性质(三)脂肪酸的物理和化学性质不饱和脂肪酸中,反式双键会造成脂肪酸链弯曲,不饱和脂肪酸中,反式双键会造成脂肪酸链弯曲,不饱和脂肪酸中,反式双键会造成脂肪酸链弯曲,不
22、饱和脂肪酸中,反式双键会造成脂肪酸链弯曲,分子间没有饱和脂肪酸链那样结合紧密。因此,分子间没有饱和脂肪酸链那样结合紧密。因此,分子间没有饱和脂肪酸链那样结合紧密。因此,分子间没有饱和脂肪酸链那样结合紧密。因此,不不不不饱和脂肪酸的熔点低饱和脂肪酸的熔点低饱和脂肪酸的熔点低饱和脂肪酸的熔点低。脂肪酸(主要是豆蔻酸与棕。脂肪酸(主要是豆蔻酸与棕。脂肪酸(主要是豆蔻酸与棕。脂肪酸(主要是豆蔻酸与棕榈酸)可以与蛋白质共价相连,形成脂酰蛋白榈酸)可以与蛋白质共价相连,形成脂酰蛋白榈酸)可以与蛋白质共价相连,形成脂酰蛋白榈酸)可以与蛋白质共价相连,形成脂酰蛋白(acylotedproteinacylote
23、dprotein),脂酰基团能促进膜蛋白与疏水),脂酰基团能促进膜蛋白与疏水),脂酰基团能促进膜蛋白与疏水),脂酰基团能促进膜蛋白与疏水环境间的相互作用。环境间的相互作用。环境间的相互作用。环境间的相互作用。在室温下,在室温下,在室温下,在室温下,1212:0 0到到到到2424:0 0饱和脂肪酸为蜡状固体,饱和脂肪酸为蜡状固体,饱和脂肪酸为蜡状固体,饱和脂肪酸为蜡状固体,同样链长的不饱和脂肪酸为油状液体。同样链长的不饱和脂肪酸为油状液体。同样链长的不饱和脂肪酸为油状液体。同样链长的不饱和脂肪酸为油状液体。相同链长的不饱和脂肪酸,双键愈多熔点愈低。相同链长的不饱和脂肪酸,双键愈多熔点愈低。相同
24、链长的不饱和脂肪酸,双键愈多熔点愈低。相同链长的不饱和脂肪酸,双键愈多熔点愈低。(四)脂肪酸盐和乳化作用(四)脂肪酸盐和乳化作用 脂肪酸盐有亲水部分和疏水部分,是典脂肪酸盐有亲水部分和疏水部分,是典型的两亲化合物,是一种离子型去污剂。型的两亲化合物,是一种离子型去污剂。去污剂在油水混合物中,疏水部分被吸引去污剂在油水混合物中,疏水部分被吸引到油,亲水部分被吸引到水,在油水界到油,亲水部分被吸引到水,在油水界面处形成单分子层。可以使脂类形成小面处形成单分子层。可以使脂类形成小滴,分散到水中,使油滴作为亲水物体滴,分散到水中,使油滴作为亲水物体悬于水中而成乳胶,此过程称为乳化。悬于水中而成乳胶,此
25、过程称为乳化。可以用于生化试验,在高于确定浓度时,可以用于生化试验,在高于确定浓度时,能使生物膜溶解,浓度低时一般不引起能使生物膜溶解,浓度低时一般不引起蛋白质变性,但能从膜中溶解膜结合蛋蛋白质变性,但能从膜中溶解膜结合蛋白,有利于膜蛋白分别纯化。白,有利于膜蛋白分别纯化。微团微团单分子层单分子层双分子层双分子层两亲性脂类在水中两亲性脂类在水中(五)多不饱和脂肪酸(五)多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)1.必需脂肪酸(必需脂肪酸(essential fatty acids)植物和细菌可以利用乙酰植物和细菌可以利用乙酰CoA(辅酶(辅酶A)合成)合成
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