《第三章 脂 类》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章 脂 类(7页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章脂类提要一、概念脂类、类固醇、萜类、多不饱和脂肪酸、必需脂肪 酸、皂化值、碘值、酸价、酸败、油脂的硬化、甘 油磷脂、鞘氨醇磷脂、神经节苷脂、脑苷脂、乳糜 微粒二、脂类的性质与分类 单纯脂、复合脂、非皂化脂、衍生脂、结合脂单纯脂脂肪酸的俗名、系统名和缩写、双键的定位三、油脂的结构和化学性质(1)水解和皂化 脂肪酸平均分子量=3 x 56 x1000 -皂化值(2)加成反应 碘值大,表示油脂中不饱和脂肪酸 含量高,即不饱和程度高。(3)酸败蜡是由高级脂肪酸和长链脂肪族一元醇或固醇构成的酯。四、磷脂(复合脂)(一)甘油磷脂类 最常见的是卵磷脂和脑磷脂。卵磷脂是磷脂酰胆 碱。脑磷脂是磷脂酰乙醇胺
2、。卵磷脂和脑磷脂都不溶于水而溶于有机溶剂。磷脂 是兼性离子,有多个可解离基团。在弱碱下可水解, 生成脂肪酸盐,其余部分不水解。在强碱下则水解 成脂肪酸、磷酸甘油和有机碱。磷脂中的不饱和脂 肪酸在空气中易氧化。(二)鞘氨醇磷脂神经鞘磷脂由神经鞘氨醇(简称神经醇)、脂肪酸、 磷酸与含氮碱基组成。脂酰基与神经醇的氨基以酰 胺键相连,所形成的脂酰鞘氨醇又称神经酰胺;神 经醇的伯醇基与磷脂酰胆碱(或磷脂酰乙醇胺)以 磷酸酯键相连。磷脂能帮助不溶于水的脂类均匀扩散于体内的水 溶液体系中。非皂化脂(一)萜类 是异戊二烯的衍生物多数线状萜类的双键是反式。维生素A、E、K等都 属于萜类,视黄醛是二萜。天然橡胶是
3、多萜。(二)类固醇 都含有环戊烷多氢菲结构固醇类 是环状高分子一元醇,主要有以下三种: 动物固醇 胆固醇是高等动物生物膜的重要成分, 对调节生物膜的流动性有一定意义。胆固醇还是一些活性物质的前体,类固醇激素、维生素D3、胆汁 酸等都是胆固醇的衍生物。植物固醇 是植物细胞的重要成分,不能被动物吸 收利用。1, 酵母固醇存在于酵母菌、真菌中,以麦角固醇 最多,经日光照射可转化为维生素 D2。2固醇衍生物类胆汁酸 是乳化剂,能促进油脂消化。强心苷和蟾毒 它们能使心率降低,强度增加。 性激素和维生素 D3. 前列腺素结合脂1. 糖脂。它分为中性和酸性两类,分别以脑苷脂和 神经节苷脂为代表。脑苷脂 由一
4、个单糖与神经酰胺构成。神经节苷脂 是含唾液酸的糖鞘脂,有多个糖基, 又称唾液酸糖鞘脂,结构复杂。2. 脂蛋白 根据蛋白质组成可分为三类:核蛋白类、磷蛋白类、 单纯蛋白类,其中单纯蛋白类主要有水溶性的血浆 脂蛋白和脂溶性的脑蛋白脂。血浆脂蛋白根据其密度由小到大分为五种: 乳糜微粒 主要生理功能是转运外源油脂。极低密度脂蛋白(VLDL)转运内源油脂。 低密度脂蛋白(LDL)转运胆固醇和磷脂。 高密度脂蛋白(HDL)转运磷脂和胆固醇。极高密度脂蛋白(VHDL)转运游离脂肪酸。 脑蛋白脂不溶于水,分为 A、 B、 C 三种。 top第一节概述一、脂类是脂溶性生物分子脂类(lipids )泛指不溶于水,
5、易溶于有机溶剂的 各类生物分子。脂类都含有碳、氢、氧元素,有的 还含有氮和磷。共同特征是以长链或稠环脂肪烃分 子为母体。脂类分子中没有极性基团的称为非极性 脂;有极性基团的称为极性脂。极性脂的主体是脂 溶性的,其中的部分结构是水溶性的。二、分类1. 单纯脂单纯脂是脂肪酸与醇结合成的酯,没有 极性基团,是非极性脂,又称中性脂。三酰甘油、 胆固醇酯、蜡等都是单纯脂。蜡是由高级脂肪酸和 高级一元醇形成的酯。2. 复合脂复合脂又称类脂,是含有磷酸等非脂成 分的脂类。复合脂含有极性基团,是极性脂。磷脂 是主要的复合脂。3非皂化脂 包括类固醇、萜类和前列腺素类。不 含脂肪酸,不能被碱水解,称为非皂化脂。类
6、固醇 又称甾醇,是以环戊烷多氢菲为母核的一种脂类。 胆固醇是人体内最重要的类固醇,它因有羟基而属 于极性脂。萜类是异戊二烯聚合物,前列腺素是二 十碳酸衍生物。4. 衍生脂 指上述物质的衍生产物,如甘油、脂肪 酸及其氧化产物,乙酰辅酶 A。5结合脂类脂与糖或蛋白质结合,形成糖脂和脂 蛋白。三、分布与功能(一)三酰甘油是储备能源 三酰甘油主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨 髓等处的脂肪组织中,是储备能源的主要形式。三 酰甘油作为能源储备有以下优点:1可大量储存在三大类能源物质中,只有三酰甘油能大量储备。体内糖原的储量少(不到体重的 1),储存期短(不到半天),而三酰甘油储量可 高达体重的 102
7、0以上,并可长期储存。2功能效率高 由于脂肪酸的还原态远高于其他燃 料分子,所以体内氧化三酰甘油的功能价值可高达 37Kj/g,而氧化糖和蛋白质分别只有17和16Kj/g。3. 占空间少可以无水状态存在。而1克糖原可以 结合 2克水,所以 1 克无水的脂肪储存的能量是 1 克水合的糖原的 6 倍多。4. 还有绝缘保温、缓冲压力、减轻摩擦振动等保护 功能。(二)极性脂参与生物膜的构成磷脂、糖脂、胆固醇等极性脂是构成人体生物膜的 主要成分。他们构成生物膜的水不溶性液态基质, 规定了生物膜的基本特性。膜的屏障、融合、绝缘、 脂溶性分子的通透性等功能都是膜脂特性的表现, 膜脂还给各种膜蛋白提供功能所必
8、须的微环境。脂 类作为细胞表面物质,与细胞的识别、种特异性和 组织免疫等有密切关系。(三)有些脂类及其衍生物具有重要生物活性 肾上腺皮质激素和性激素的本质是类固醇;各种脂 溶性维生素也是不可皂化脂;介导激素调节作用的 第二信使有的也是脂类,如二酰甘油、肌醇磷脂等; 前列腺素、血栓素、白三烯等具有广泛调节活性的 分子是 20 碳酸衍生物。(四)有些脂类是生物表面活性剂 磷脂、胆汁酸等双溶性分子(或离子),能定向排 列在水脂或水空气两相界面,有降低水的表面 张力的功能,是良好的生物表面活性剂。例如:肺 泡细胞分泌的磷脂覆盖在肺泡壁表面,能通过降低 肺泡壁表面水膜的表面张力,防止肺泡在呼吸中萎 陷。
9、缺少这些磷脂时,可造成呼吸窘迫综合征,患 儿在呼吸后必须用力扩胸增大胸内负压,使肺泡重 新充气。胆汁酸作为表面活性剂,可乳化食物中脂 类,促进脂类的消化吸收。(五)作为溶剂 一些脂溶性的维生素和激素都是溶解在脂类物质 中才能被吸收,他们在体内的运输也需要溶解在脂 类中。如维生素A、E、K、性激素等都是如此。 第二节单纯脂一、脂肪酸(一)特性动植物中的脂肪酸比较简单,都是直链的,可含有多至六个双键,而细菌的脂肪酸最多只有一个双 键。细菌的脂肪酸比较复杂,可有支链或含有环丙 烷环,如结核酸就是饱和支链脂肪酸。植物中可能 含有三键、环氧基及环丙烯基等。人体及高等动物体内的脂肪酸有以下特点:1-是由偶
10、数碳原子构成的一元酸,最多见的是C16、C18、C22等长链脂肪酸。2. 碳链无分支。3. 分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸 的双键都呈顺式构型,有多个双键的脂肪酸称为高 度不饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸。相邻双键之间 都插入亚甲基,不构成共轭体系。(二)分类和命名1. 脂肪酸的俗名、系统名和缩写脂肪酸的俗名主要反映其来源和特点。系统名反映 其碳原子数目、双键数和位臵。如:硬脂酸的系统 名是十八烷酸,用18: 0表示,其中“18”表示碳 链长度,“0”表示无双键;油酸是十八碳烯酸,用 18: 1 表示,“1”表示有一个双键。反油酸用 18:1 9,trans 表示。2 双键的定位双键位
11、置的表示方法有两种,原来用编号系统, 近来又规定了 3或(n)编号系统。前者按碳原子的 系统序数(从羧基端数起),用双键羧基侧碳原子 的序数给双键定位。后者采用碳原子的倒数序数 (从甲基端数起),用双键甲基侧碳原子的(倒数) 序数给双键定位。这样可将脂肪酸分为代谢相关的 15 4组,即33、36、37、39,在哺乳动物体内脂 肪酸只能由该族母体衍生而来,各族母体分别是软 油酸(16: 1,3 7)、油酸(18: 1,3 9)、亚油酸 (18: 2,36 )和a 亚麻酸(18: 3,33) 哺乳动物体内能合成饱和脂肪酸和单不饱和脂肪 酸,不能合成多不饱和脂肪酸,如亚油酸、亚麻酸 等。我们把维持哺
12、乳动物正常生长所必需的而体内 又不能合成的脂肪酸称为必需脂肪酸。(三)反应脂肪酸常见的反应有两个:活化硫酰化,生成脂酰辅酶A。这是脂肪酸的活性 形式。不饱和脂肪酸的双键可以氧化,生成过氧化物,最 后产生自由基。对人体有害。二、油脂(一)油脂的结构油脂是由一分子甘油与一至三分子脂肪酸所形成 的酯。根据脂肪酸数量,可分为单酰甘油、二酰甘 油和三酰甘油(过去称为甘油三酯)。前两者在自 然界中存在极少,而三酰甘油是脂类中含量最丰富 的一类。通常所说的油脂就是指三酰甘油。若三个脂肪酸相同,则称简单三酰甘油,命名时称 三某脂酰甘油,如三硬脂酰甘油,三油酰甘油等。如三个脂肪酸不同,则称为混合三酰甘油,命名时
13、 以a、卩和a分别表示不同脂肪酸的位置。天然油脂多数是多种混合三酰甘油的混合物,简单 三酰甘油极少,仅橄榄油中含三油酰甘油较多,约 占 70 。(二)油脂的性质1.物理性质油脂一般无色、无味、无臭,呈中性。天然油脂因 含杂质而常具有颜色和气味。油脂比重小于 1,不 溶于水而溶于有机溶剂(丁酸酯可溶)。在乳化剂 如胆汁酸、肥皂等存在的情况下,油脂能在水中形 成乳浊液。在人体和动物的消化道内,胆汁酸盐使 油脂乳化形成乳糜微粒,有利于油脂的消化吸收。 因为不饱和脂肪酸的熔点比相应的饱和脂肪酸低, 所以一般三酰甘油中,不饱和脂肪酸含量较高者在 室温时为液态,俗称油,如棉籽油的不饱和脂肪酸 占 75。而
14、饱和脂肪酸含量高的三酰甘油在室温时 通常为固态,俗称脂,如牛脂中饱和脂肪酸占 60 70。天然油脂都是多种油脂的混合物,没有固 定的熔点和沸点,通常简称为油脂。硬脂酸熔点为 70C,油酸熔点为14C。相应的,三硬脂酸甘油酯 的熔点是60C,而三油酸甘油酯的熔点是0C。 如油脂中 1, 3 位的脂肪酸不同,则具有旋光性, 一般按照L-型甘油醛的衍生物命名。油脂是脂肪酸的储备和运输形式,也是生物体内的 重要溶剂,许多物质是溶于其中而被吸收和运输 的,如各种脂溶性维生素(A、D、E、K)、芳香油、 固醇和某些激素等。2. 化学性质 油脂的化学性质与组成它的脂肪酸、甘油以及酯键 有关。(1)水解和皂化
15、 油脂能在酸、碱、蒸汽及脂酶的作用下水解,生成 甘油和脂肪酸。当用碱水解油脂时,生成甘油和脂 肪酸盐。脂肪酸的钠盐和钾盐就是肥皂。因此把油 脂的碱水解称为皂化。使 1 克油脂完全皂化所需的氢氧化钾的毫克数称为 皂化值。根据皂化值的大小可以判断油脂中所含脂 肪酸的平均分子量。皂化值越大,平均分子量越小。脂肪酸平均分子量=3 x 56 x 1000 一皂化值 式中 56 是 KOH 的分子量,因为三酰甘油中含三个 脂肪酸,所以乘以 3。肥皂是高级脂肪酸钠(或钾),既含有极性的-coo -Na+基团,易溶于水;又含有非极性的烃基,易 溶于脂类,所以肥皂是乳化剂,可是油污分散在水 中而被除去。当用含较多钙、镁离子的硬水洗涤时, 由于脂肪酸钠转变为不溶的钙盐或镁盐而沉淀,肥 皂的去污能力就大大降低。(2)加口成反应 含不饱和脂肪酸的油脂,分子中的碳-碳双键可以 与氢、卤素等进行加成反应。氢化:在高温、高压和金属镍催化下,碳-碳双键 与氢发生加成反应,转化为饱和脂肪酸。氢化的结 果使液态的油变成半固态的脂,所以常称为“油脂 的硬化”。人造黄油的主要成分就是氢化的植物油。 某些高级糕点的松脆油也是适当加氢硬化的植物 油。棉籽油氢化后形成奶油。油容易酸败,不利于 运输,海产的油脂有臭味,氢化也可解决这些问题。 卤化:卤素中