生物化学基础不饱和脂肪酸PPT课件

脂质的基本知识,脂质又称脂类，与蛋白质和糖一样，是维持生命所必需的营养物质和结构物质存在于所有生物体中包括范围很广，涵盖许多化学组成，分子结构和生物学功能差异很大的一类化合物不溶于水，溶于有机溶剂不形成聚合物，形成聚合态,脂质的分类,脂质没有统一的分类方法，根据它们的分子组成和化学结构特点，大体可分为单纯脂质，复合脂质和衍生脂质三类单纯脂质：由脂肪酸和醇形成的脂甘油三酯蜡复合脂质：除了脂肪酸和醇，还有其它非脂成分磷脂糖脂衍生脂质：单纯脂质和复合脂质的衍生物，或与之密切相关并具有脂质一般性质的物质，以及由若干异戊二烯碳骨架组成的物质高级一元醇，脂肪酸，脂肪酮及其衍生物萜类，脂溶性色素类固醇类脂溶性维生素脂多糖脂蛋白,脂肪酸,有一条长的烃链和一个末端羧基组成的羧酸生物体内少量脂肪酸以游离形式存在，大部分以甘油三酯，磷脂，糖脂等形式存在主要区别在于烃链的长度，双键数目和位置，构型,脂肪酸的分类,按链长分：短链（4-6个碳原子）中链（8-14个碳原子）长链（16个碳原子以上）；20个碳以上的脂肪酸也被称为超长链脂肪酸按饱和度分：饱和脂肪酸（Saturatedfattyacid）：烃类基团是全由单键构成的烷烃基单元不饱和脂肪酸（Monounsaturatedfattyacid）：烃类基团是包含一个碳-碳双键的烯烃基天然脂肪的双键均为正式（cis，双键两侧的基团偏向一个方向）反式脂肪仅见于人工产品。多元不饱和脂肪酸（Polyunsaturatedfattyacid）：烃类基团是包含多个碳-碳双键的烯烃基，双键非共轭。,脂肪酸的命名,系统命名：根据有机化合物的命名原则命名俗名法：根据原料来源命名简写法：先写出碳原子的数目在写出双键的数目，两个数目之间用冒号隔开双键位置有两种表示法法：羧基碳原子为1号，其余的碳依次编号法：甲基碳原子为1号，其余的碳一次编号双键位置用或右上标或旁边的数字表示，并在号码后面用c（cis-顺式）或t（trans-反式）表明双键类型。例如：18：19c表示该脂肪酸有18个碳，从羧基端数在第9个碳的位置有双键，顺式结构。,必需脂肪酸,必需脂肪酸（Essentialfattyacid，缩写EFA）是指人体内（或其他高等动物）不能自行合成而必须从食物中获得的脂肪酸亚油酸和-亚麻酸是两种公认的必需脂肪酸，目前认为两种酸的摄入比例应该在4：1左右哺乳动物无法合成这两种脂肪酸是由其去饱和酶能力有限，不能在碳链的某些位置引入双键所致人体摄入了亚油酸后，通过人体自身的机能可以代谢出亚麻酸及花生四烯酸。而亚麻酸、花生四烯酸也属于6系列的不饱和脂肪酸。因此，通常将亚油酸称为6系列不饱和脂肪酸的母体。肉类中也含有一定量的花生四烯酸人体摄入了亚麻酸后，通过人体自身的机能可以代谢出二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）.。而二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）也属于3系列的多不饱和脂肪酸。因此，通常将亚麻酸称为3系列多不饱和脂肪酸的母体。鱼油中也含有一定量的EPA和DPA海洋浮游生物中有大量的-亚麻酸，葵花籽油中这两种脂肪酸含量较高,EFA的生理功能,生理功能：是组织细胞的重要组成成分，参与线粒体及细胞膜磷脂的合成。EFA缺乏将导致线粒体肿胀，细胞膜结构、功能改变，膜透性、脆性增加磷屑样皮炎、湿疹等与脂质代谢密切相关，体内约70%的胆固醇与脂肪酸酯化成酯。EFA缺乏时，胆固醇转运障碍，在体内沉积导致疾病必需脂肪酸中的亚油酸是前列腺素合成的前体，EFA缺乏将导致前列腺素合成能力减退动物精子的形成与EFA有关，长期缺乏EFA可导致不孕症EFA对X-射线引起的皮肤损伤有保护作用EFA缺乏的表现：可引起生长迟缓、生殖障碍、皮肤损伤（出现皮疹等）以及肾脏、肝脏、神经和视觉方面的多种疾病EFA摄入过多的表现：过多的摄入可使体内的氧化物、过氧化物等增加，同样对机体可产生多种慢性危害。此外，n-3多不饱和脂肪酸抑制免疫功能的作用。,DHA和EPA,DHA是二十二碳六烯酸，EPA是二十碳五烯酸DHA的生理作用DHA是人脑神经系统最基本的成分之一在大脑组织中的含量约15%，主要存在于脑细胞及细胞突起中。因此，DHA对脑细胞的形成、生长发育及脑细胞突起的延伸、生长都起着重要作用，是人类大脑形成和智商开发的必需物质能减轻视力衰退。在视网膜的视觉杆状细胞周围60%是DHA磷脂分子活化脑细胞，增强记忆力。DHA在大脑神经细胞间有着传递信号的作用，相关的记忆、思维功能都有赖于DHA维持和提高。所以，DHA对提高儿童智力、预防老年痴呆有一定好处EPA的生理作用促进血液循环。EPA可有效控制并抑制血小板在血管壁的凝集，减少血栓的形成改善血清脂肪质量。EPA能有效的降低血液中低密度脂蛋白胆固醇，增加低高密度脂蛋白胆固醇并降低中性脂肪的含量其它生理活性物质的前体。EPA的代谢产物可以产生前列腺素由于EPA不能通过大脑屏障进入大脑，而不具有提高儿童智力作用，如儿童服用过量有促进性早熟之弊。,反式脂肪酸,反式脂肪，又称为反式脂肪酸或逆态脂肪酸。是一种不饱和脂肪酸。主要来自经过部份氢化的植物油顺式脂肪酸不够稳定，动物油脂来源较少通过氢化，将部分不饱和的脂肪酸变成饱和的脂肪酸。这个过程中，一部分顺式脂肪酸变成反式脂肪酸对人体健康的影响反式脂肪酸在自然食物中的含量几乎为零，很难被人体接受、消化，容易导致生理功能出现多重障碍，是一种完全由人类制造出来的食品添加剂，也是人类健康的“杀手主要表现在降低记忆力：研究认为，青壮年时期饮食习惯不好的人，老年时患阿尔兹海默症（老年痴呆症）的比例更大。反式脂肪酸对可以促进人类记忆力的一种胆固醇具有抵制作用容易发胖：反式脂肪酸不容易被人体消化，容易在腹部积累，导致肥胖。喜欢吃薯条等零食的人应提高警惕，油炸食品中的反式脂肪酸会造成明显的脂肪堆积易引发冠心病：根据法国国家健康与医学研究所的一项最新研究成果表明，反式脂肪酸能使有效防止心脏病及其他心血管疾病的胆固醇（）的含量下降容易形成血栓：反式脂肪酸会增加人体血液的黏稠度和凝聚力，容易导致血栓的形成，对于血管壁脆弱的老年人来说，危害尤为严重影响生长发育：怀孕期或哺乳期的妇女，过多摄入含有反式脂肪酸的食物会影响胎儿的健康。研究发现，胎儿或婴儿可以通过胎盘或乳汁被动摄入反式脂肪酸，他们比成人更容易患上必需脂肪酸缺乏症，影响生长发育影响男性生育能力：反式脂肪酸会减少男性荷尔蒙的分泌，对精子的活跃性产生负面影响，中断精子在身体内的反应过程。影响生长发育期的青少年对必需脂肪酸的吸收：影响生长发育期的青少年对必需脂肪酸的吸收。反式脂肪酸还会对青少年中枢神经系统的生长发育造成不良影响反式脂肪酸含量高的食品：甜饼干、薄脆饼、油酥饼、巧克力、色拉酱、炸薯条、炸面包圈、奶油蛋糕、大薄煎饼、马铃薯片、油炸干吃面，多种快餐等,奇数碳脂肪酸和支链脂肪酸,在许多植物，海洋生物，微生物中存在奇数碳脂肪酸。可能与生物的某些特殊生理活性有关在蔬菜，动物和微生物体内有发现一些带支链的脂肪酸，常常用来区别不同的微生物,脂肪醇与脂肪酮,最早的脂肪醇有鲸蜡中提取。脂肪醇通式为ROH，具有两性，是制造表面活性剂的原料，通过还原脂肪酸获得脂肪酮通式RCOR，低级脂肪酮都是液体。溶于水并具有一些芳香族类的气味，这种气味随分子量的增加而递减。从二乙基酮开始的对称酮是结晶固体，而更高分子量的酮类却是蜡状固体。不对称的酮类与相应的对称酮类相比，熔点略低而沸点略高。酮类易溶于有机溶剂。低级脂肪酮用途极为广泛，可作溶剂以及医药、树脂、橡胶等有机合成的中间体。高级脂肪酮在香料、食品工业应用较多,脂肪的结构,脂肪即酰基甘油酯，是由甘油分子中的羟基与长链脂肪酸的羧基发生酯化反应而形成的,R1=R2=R3单三酰甘油否则为混三酰甘油,脂肪的空间构型,2,1,3,脂肪的理化性质,物理性质：无色，无味，粘稠的液体或蜡状固体，密度约0.8g/cm3，不溶于水，微溶于低级醇，易溶于非极性有机溶剂，能被乳化剂乳化，熔点取决于脂肪酸链的长度及其不饱和键数化学性质：酸败和酸值:脂肪在空气中暴露过久会产生难闻的气味，这种现象称为酸败。原因：不饱和成分自动氧化产生过氧化物，进而降解成醛，酮，酸的复杂混合物；微生物分解脂肪成游离的脂肪酸和甘油，低级脂肪酸本身有臭味酸值是中和1g脂肪中的游离脂肪酸所需的KOH的质量（以毫克计）氢化：脂肪中的不饱和键在金属镍的催化下发生氢化反应,卤化和碘值：脂肪中的不饱和键可以与卤素发生加成反应，生成卤代脂肪酸，称为卤化作用。通常用碘值表示脂肪的不饱和程度。碘值指100g脂肪所能吸收碘的质量（以克计）皂化：在酸，碱，酶的作用下水解成甘油和脂肪酸,脂肪的理化性质（续）,脂肪的生理功能,氧化供能储存能量提供必需脂肪酸,蜡,蜡（waxes）广泛存在自然界，通常为混合物；蜡是高级脂肪酸和高级一元醇的酯（偶数碳）蜡根据来源分为动物蜡和植物蜡存在：许多海生浮游生物中，某些动物羽毛、毛皮或植物的叶及果实的保护层化学组成：是16个C原子以上的偶数C原子的羧酸和高级一元醇形成的酯化学性质：较大稳定性，不易变质，难于皂化用途：蜡纸、防水剂、光泽剂、香脂等,磷脂,磷脂是含磷酸的脂类，是生物膜的重要组成部分磷酸甘油酯通式（甘油磷脂的基本结构）,极性头部,非极性尾部,磷脂酸,最简单的二酰基甘油磷脂，细胞膜的组成成分磷脂酸在细胞中的功能主要如下：作为其他脂类的合成前体借助其物理性质影响膜曲率充当信号脂类分子,卵磷脂（磷脂酰胆碱）,构成生物膜的基本骨架；协助脂类物质运输。,磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）,由甘油、脂肪酸、磷酸和乙醇胺组成的一种磷脂,磷脂酰丝氨酸（脑卵脂）,二磷脂酰甘油（心磷脂）,大量存在于心肌,磷脂酰肌醇,作为信使参与激素信号的放大,鞘脂,一类含有鞘氨醇骨架的两性脂，一端连接着一个长链的脂肪酸，另一端为一个极性的醇。鞘脂包括鞘磷脂、脑磷脂以及神经节苷脂，一般存在于植物和动物膜内，尤其是在中枢神经系统的组织内含量丰富。,鞘脂（续）,R为H，则为神经酰胺，R为胆碱磷酸，则为鞘磷脂，R为糖，则为鞘糖脂,神经酰胺,鞘脂类共有的结构单位。在其上如果结合糖，就成为鞘糖脂类，如果结合磷酸胆碱，就成为（神经）鞘磷脂。神经酰胺是鞘脂类的中间代谢产物，尤其在生物合成上占有重要的位置。在血小板以外仅少量存在。患有遗传性脂类积蓄症（lipidosis）之一的Fabry病的病人在小脑、肾脏中积蓄着大量神经酰胺。高效保湿剂,具有启动细胞的能力,促进细胞的新陈代谢,促使角质蛋白有规律的再生,鞘磷脂,由鞘氨醇，脂肪酸，磷酸，胆碱或乙醇胺构成,糖脂,是含有糖基的脂质。由糖的半缩醛羟基通过糖苷键与脂质相连而成。其非脂部分为糖基，脂部分则为神经鞘氨醇或甘油，可根据脂部分的构成而再分为鞘糖脂与甘油糖脂是细胞膜的重要成分，与细胞膜的生理状况密切相关,脑苷脂,细胞膜的重要成分，能够保护神经，还有抗肿瘤和免疫调节等作用,神经节苷脂（唾液酸糖鞘脂）,半乳糖-N-乙酰半乳糖胺-半乳糖-(葡萄糖-神经酰胺)-唾液酸,脂蛋白,脂蛋白（lipoproteins），与蛋白质结合在一起形成的脂质-蛋白质复合物。脂质与蛋白质之间没有共价键结合，多数是通过脂质的非极性部分与蛋白质组分之间以疏水性相互作用而结合在一起人体脂蛋白大体可分为以下四类：乳糜微粒：运输外源性甘油三酯极低密度脂蛋白：运输内源性甘油三酯低密度脂蛋白：是富含胆固醇的脂蛋白，主要作用是将胆固醇运送到外周血液。是动脉粥样硬化的危险因素之一，被认为是致动脉粥样硬化的因子高密度脂蛋白：运载周围组织中的胆固醇，再转化为胆汁酸或直接通过胆汁从肠道排出。是一种抗动脉粥样硬化的血浆脂蛋白，是冠心病的保护因子。俗称“血管清道夫”,两性脂质的聚集体（AmphipathicLipidsAggregate）,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部分并使水相表面达最小，可形成三种聚积物：微团(micelles)、脂双分子层(bilayer)、脂质体(liposome)。,两性脂质的聚集体（AmphipathicLipidsAggregate）,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部分并使水相表面达最小，可形成三种聚积物：微团。,脂质在水环境下形成的三种聚集体,生物膜系统,细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称镶嵌有蛋白质和糖类（统称糖蛋白）的磷脂双分子层起着划分和分隔细胞和细胞器作用也是与许多能量转化和细胞内通讯有关的重要部位同时，生物膜上还有大量的酶结合位点。,生物膜的化学组成,生物膜主要由蛋白质和脂质组成，此外还有少量的糖类、水、金属离子等。其组成成分尤其是蛋白质和脂质的比例，因膜的种类不同可以有很大的差异，范围从1：4到4：1。一般说来，功能复杂或多样的生物膜其膜蛋白所占的比例较大；相反，膜功能简单，其膜蛋白的种类和含量越少。,膜脂质膜蛋白糖类水金属离子,磷脂甘油磷脂鞘磷脂糖脂硫脂胆固醇,膜脂质,生物膜,膜脂质膜蛋白糖类水金属离子,膜脂质,膜脂质,构成生物膜的脂质主要是磷脂，此外还有糖脂、胆固醇等。不同细胞其脂质组成差异很大，仅从某一细胞生物膜的组成来看也不是一成不变的，它随着细胞的生长、分化、外界条件等改变而改变。脂质双分子层内外两侧是不对称的,膜脂质的流动性,膜蛋白,根据粗略估计，细胞中大约2025的蛋白质是与膜结合存在的。不同的生物膜，膜蛋白含量相差很大。神经细胞膜只含三种蛋白质，含量为18，细菌质膜及线粒体内膜蛋白质含量都超过75，种类在60种以上。实验证明，功能越复杂多样的膜，膜蛋白含量越高，种类也越多,外周蛋白与整合蛋白,外周蛋白：通过离于键和氢键与膜脂的极性头相结合，它不伸入脂双层中。外周蛋白较易分离。外周蛋白一般约占膜蛋白的2030，这类蛋白质可溶于水。整合蛋白：整合蛋白约占膜蛋白的7080，它们主要通过疏水作用而结合在膜上。全部或部分插人脂双层中，有的贯穿整个脂双层。与膜脂结合很紧密，不易与膜分离，这类蛋白质的特征是水不溶性,膜蛋白的运动,膜蛋白与膜脂相似，在膜内是可以运动的，一方面它有本身的运动，另一方面它镶嵌在脂质中，脂质运动对它有影响。膜蛋白的自身运动可分为侧向扩散和旋转扩散。,生物膜的流动性,膜的流动性，既包括膜脂也包括膜蛋白的运动状态。流动性是生物膜结构的主要特征。大量研究的结果表明，合适的流动性对生物膜表现其正常功能具有十分重要的作用。例如能量转换、物质运送、信息传递、细胞分裂、细胞融合、内吞外排以及激素作用等都与膜的流动性有密切关系。,影响生物膜流动性的因素,生物膜中的糖,生物膜中含有一定的糖类，它们主要以糖蛋白和糖脂的形式存在。膜中的糖以寡糖链共价键结合于蛋白、鞘磷脂上，形成糖蛋白和糖脂。糖类在细胞质膜和细胞内膜系统都有分布，但分布是不对称的，全部分布在非细胞质的一侧，即：质膜中所有的糖类均暴露在细胞外表面；细胞内膜系统的糖类则朝向内膜系统的内侧。,生物膜中的水和金属离子,据估计水占膜重量的30，其中大部分呈结合状态。膜上金属离子和一些膜蛋白与膜的结合有关，例如Ca2+对调节膜的生物功能有重要作用，Mg2+对ATP酶复合体与膜的结合有促进作用。,生物膜的功能,生物膜执行着许多复杂的重要的生物功能，可归纳为如下四个方面：物质运输能量转换细胞识别信息传递,主动运输与被动运输,生物膜是具有高度选择性的半透膜，细胞从环境中摄取所需要的营养物质，并排除代谢产物和废物，使细胞保持动态恒定，这些生理活动都需要通过膜进行。此外，生物膜的许多功能，如细胞间的相互作用、氧化磷酸化过程中能量的转化、神经和肌肉的兴奋等，都与膜的物质运输密切相关根据物质运输自由能变化的情况，膜对离子和小分子物质的运输可分为被动运输和主动运输。当G0时，物质顺着电化学梯度（浓度梯度和电位梯度总称为电化学梯度，）运输，为被动运输；当G0时，物质逆着电化学梯度运输，为主动运输,简单扩散,简单扩散是生物膜运送物质最简单的一种方式。它依赖于物质的扩散作用和渗透作用，运送速率取决于物质在膜两侧的浓度差及物质的分子大小、亲脂性等因素。物质在两侧的浓度差越大、分子越小、亲脂性越大，则穿膜速率越快一些非极性小分子物质如O2、N2、苯、甾类激素等，以及一些不带电荷的极性小分子物质如H2O、CO2、甘油、乙醇、尿素等，可以简单扩散的方式穿过膜。体积较大的极性分子如葡萄糖、蔗糖、氨基酸及各种离子都不能自由扩散通过膜。简单扩散在膜对物质的运输中只占很小的比例。,促进扩散,有些小分子物质顺浓度梯度穿膜运送中，需借助膜上载体蛋白的帮助，称为促进扩散。载体蛋白对物质的运送有很高的专一性，不同的物质由不同的载体蛋白运送载体蛋白为跨膜蛋白，其分子中有与被运送物质专一结合的位点在结合与释放被运送物质时，载体蛋白构象会发生可逆变化，促使其在膜一侧结合的物质在膜的另一侧释放促进扩散的速率在一定限度内与物质的浓度成正比，如果超过一定限度，浓度再高，运送速率不会再增加。此时，载体蛋白已被运送的物质所饱和，运送速率已接近或达到最大值,主动运输的意义,主动运输是指物质逆着电化学梯度的方向跨膜运输，即从膜的低浓度一侧运输到高浓度一侧，它的自由能增大，是需要供给能量的过程。在被动运输中，生