第05章 脂类的化学
重要概念
必需脂肪酸: 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。 非必需脂肪酸: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
磷脂是构成生物膜的重要成分
•脂质双层是构成生物膜的重要成分和结构基础。
• 几乎所有类型的磷脂在细胞膜中均有发现,其中 甘油磷脂中以磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine, 卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺 (phosphatidylethanolamine,脑磷脂)、磷脂酰 丝氨酸(phosphatidylserine)含量最高,鞘磷酯 中以神经鞘磷酯为主 。
高温高压条件下,完全不溶于水或很少溶于水的脂质也能大量溶于水
脂类的分类
1、简单脂质 脂肪酸和醇类所形成的酯,其中最重要的就是三酰甘油 (脂 肪)脂肪是脂肪酸与甘油所形成的酯,又叫中性脂肪,室温下为 液态的中性脂肪为油。其次还包括蜡,蜡是脂肪酸与高级一元醇 所成的酯。 2、复合脂质 复合脂类分子中除含醇和脂肪酸外,还含有其他物质,如含糖 的称为糖脂,含磷酸的称为磷脂,含蛋白质的称为脂蛋白。复脂 往往兼有两种不同化合物的理化性质,因而具有特殊的生物学功 能。 3、衍生脂质 由简单脂类和复合脂类衍生而仍具有脂类一般性质的物 质。 (1)脂肪酸:饱和及不饱和脂肪酸 (2)高级醇类:除甘 油以外的高相对分子质量醇类。(3)烃类:不含羧基或醇基,又 不被皂化的化合物,包括直链烃、类胡萝卜素等饱和及不饱和烃 类。
甘油 甘油又名丙三醇,是一种无色、无嗅、味甘的粘 稠液体,可混溶于醇和水,不溶于氯仿、醚、油类。 在各种油脂中含量一般为4%-6%。人体摄入的脂肪, 经过体内代谢分解,形成游离的甘油和脂肪酸。 甘油在高温下与脱水剂(无水氯化钙、硫酸氢钾、 硫酸镁等)共热,失水形成丙烯醛(具有刺激鼻、 喉及眼黏膜的辛辣气味)。可用此反应鉴别甘油的 存在。也可以用来鉴别油脂的存在。
FA
FA
Pi 鞘 氨 醇
X
FA
Pi
X
X = 胆碱、水、乙 醇胺、 丝氨酸、 甘油、肌醇、磷脂 酰甘油等
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
•甘油磷脂又称为磷酸甘油酯
(phosphoglycerides),
其结构特点是甘油的两个羟基被脂酸酯化,3
位羟基被磷酸酯化成为磷脂酸
(phosphatidic acid; PA)。
脂类的生理功能
(1)贮存能源 贮存脂是机体代谢所需能源的贮存形式。如果机体摄取 的营养物质超过正常需要量,就会转变成油脂积累起来,由 于其疏水,可以大量贮存。 (2)结构组分 皮下脂肪可起到防止机械损伤与热量散发等保护作用; 生物体膜的重要组成成分(磷脂及固醇组成了生物膜约一半 的部分) (3)生物活性 脂质类激素,如前列腺素、肾上腺皮质激素、性激素等 都具有重要的生物学活性。某些脂质作为细胞表面物质,与 细胞识别、种特异性和组织免疫等密切关系。同时,一些脂 质还是生物活性物质〔如脂溶性维生素A、D、E、K等)的最 好溶剂。
脂肪酸的命名
1)习惯命名法 如丁酸、棕榈酸,月桂酸、亚油酸等。 2)系统命名法
△-编码命名:从羧基端开始计算双键位 置。 ω -编码命名:从甲基端开始计算双键位 置。
脂肪酸的分类
就组成和结构而言, 天然脂肪酸以偶数碳 原子的直链脂肪酸所 占的比例最大。
不过现在已知的也有 少量其他结构的脂肪 酸存在,包括奇数脂 肪酸、支链脂肪酸和 环状脂肪酸等,主要 存在于微生物中。
脂肪酸的分类
Ⅱ不饱和脂肪酸:分子中含有双键和三键的脂肪酸。通常为液 态。 不饱和脂肪酸用y:xC表示,其中x表示碳链中碳原子数 目,y表示不饱和双键数目。含有一个双键的脂肪酸。如油酸 (1:18C),棕榈油酸(1:16C) 油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH; 棕榈油酸CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH, 含有两个以上双键的脂肪酸。主要有亚油酸(2:18C)、亚麻 酸(3:18C)等 亚油酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH;18:2Δ9c,12c 亚麻酸 18:3Δ9c,12c,15c 脂肪酸双键的两种形式:顺式和反式。 顺式结构氢原子位于碳碳双键的同侧,反式结构氢原子位于碳 碳双键的异侧。
•R1常为饱和脂酸 •R2常为不饱和脂酸
体内几种重要的甘油磷脂
HO-X X取代基团 甘油磷脂名称
水
胆碱
-H
+ C H C H N( C H ) 2 2 33 + C H C H NH 2 2 3 + NH
磷脂酸
磷脂酰胆碱(卵磷脂)
乙醇胺
丝氨酸 肌醇 甘油
磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)
3 -
磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇 磷脂酰甘油
脂肪酸的分类
Ⅰ饱和脂肪酸:碳氢链上没有双键存在。根据碳原子数的不同, 又可分为下列几种: 低级饱和脂肪酸:分子中碳原子数小于10的脂肪酸,常温下为液 态。常见的有丁酸、乙酸等。CH3CH2CH2-COOH;CH3-COOH 高级饱和脂肪酸:分子中碳原子数>10的脂肪酸,常温下为固态 。常见的有软脂酸(棕榈酸)和硬脂酸。CH3(CH2)14COOH; CH3(CH2)16COOH
用生成的酯及其衍生物。 组成:组成脂质的元素除C、H、O外,还含有N、P、S。组成脂质 的醇类有甘油、鞘氨醇、高级一元醇,固醇;组成脂质的脂肪酸 大多是4个碳原子以上的长链一元酸。
特性:脂质包括的范围很广,而且化学结构和化学成分差异较大,
具有能溶于有机溶剂而不溶于水(非绝对性)的特性,因此称其为 脂溶性。但这种特性并不是绝对的,由低级脂肪酸构成的脂质可溶于水,在
深海鱼油功能的发现(爱斯基摩人) 海洋鱼油EPA+DHA为20~30% DHA是大脑灰质的重要成分 EPA治疗和预防心血管疾病。 在生物体内可由α-亚麻酸转化而来。
几种热点脂肪酸——AA(花生四烯酸)
1)来源:微生物 2)视网膜的重要组成成分 3)激素类物质的前体
天然脂肪酸的共性
1)脂肪酸的碳链 直链一元羧酸占绝大多数,并且几乎都是偶数碳 2)双键的位置和构型 绝大多数不饱和脂肪酸的双键是顺式构型,大多数多烯脂 肪酸为非共轭体系,两个双键之间由一个亚甲基隔开。 3)熔点 不饱和脂肪酸的熔点比同碳数的饱和脂肪酸的熔点低,双 键越多熔点越低。 4)分布 16碳和18碳的脂肪酸在油脂中分布最广,含量最多; 人体中饱和脂肪酸最普遍的是软脂酸和硬脂酸,不饱和脂肪酸 是油酸。高等植物和低等动物中,不饱和脂肪酸含量高于饱和 脂肪酸。
第四章 脂类的化学(lipid)
本章学习内容
1.脂类的概念和类别 2.简单脂质 3.复合脂质 4.衍生脂质
本章学习目标
1.了解脂类化合物的特征及分类
2.掌握脂肪及脂肪酸的结构 3、了解类脂的结构
脂类的概念
定义:脂类又称脂质或类脂,是一类溶于有机溶剂而不溶于水的
化合物。大多数脂质的化学本质是醇与高级一元酸(或脂肪酸)作
必需脂肪酸的生物学功能
1)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)必需脂肪酸是类二十烷的前体物 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)必需脂肪酸能维持皮肤及其他组织对水分的不通透性 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转运 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,前列腺素能抑制胆固醇的生物合成和促进胆固醇的跨膜转运。
卵磷脂存在于细胞膜中 卵磷脂即磷脂酰胆碱是组成细胞膜 最丰富的磷脂之一 ,其甘油2位含多不 饱和脂酸,被水解后生成溶血卵磷脂。 卵磷脂也储存着体内大部分胆碱 。
真核细胞中,甘油三酯在水相介质中成微小油滴状独立结构, 作为代谢燃料的贮藏库,脊椎动物中这些特化的细胞被称为 脂肪细胞,甘油三酯还贮藏在多种植物的种子中,提供种子 萌发时所需能量及生物合成的前体物质。 甘油三酯因碳链长且还原度高较糖贮藏的能量更多(二倍), 再者,甘油三酯的疏水性保证了运输中不必运送额外的水化 物的重量。人体脂肪组织约有15-20 kg甘油酯,足够数月的 能量供应,相反人体可能只贮存少于一天人体需要能量的糖 元。 一些动物中,皮下贮存的甘油酯不仅是一种能量,还可对于极 低温度对生物体产生保温作用,海豹、海象、企鹅及热血的极 地动物都被非常丰厚的甘油酯所覆盖,冬眠的动物(如熊)在 冬眠前要积累大量的脂肪,既是贮能、又是保温。
脂肪酸的营养平衡:膳食油脂的科学选择
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ω-6 脂肪酸与ω-3 脂肪酸之比为4:1。
几种热点脂肪酸——α-亚麻酸
1)来源,大豆油,亚麻油等 2)多种重要ω3脂肪酸的前体物
几种热点脂肪酸——DHA/EPA
蜡
蜡是由高级脂肪酸与长链脂肪酸或者甾 醇所形成的酯。其理化性质与中性脂肪 很相似,常温下蜡是固体,能溶于醚、 苯、三氯甲烷等有机溶剂。
天然蜡按其来源可分为动物蜡和植物蜡 两大类
生物体的蜡由长链的饱和及不饱和脂肪酸(14-16C)与 长链的醇(16-30C)形成的酯,是蜂蜡的主要成分。 蜡的熔点为60-80℃ ,较甘油酯的高。
蜡因其防水性和坚硬度有广泛应用,脊椎动物一些皮 腺分泌的蜡质保护它们的毛发和皮肤以保持它们的柔 顺、润滑及防水;鸟类尤其水鸟由口腺分泌蜡质而使 它们的羽毛不透水;一些热带植物被一层蜡质包裹以