第二章 脂类化学

第二章脂类化学,（lipids）,授课老师：周枫,【学习要求】掌握脂肪(三脂酰甘油)的组成、结构和主要性质。熟悉磷酸甘油酯(甘油磷脂)和类固醇的结构和主要作用。了解鞘磷脂和糖脂的组成和结构。,引言脂类的概念、分布及生理功能,一、脂类的概念P18,概念：脂类是溶于非极性溶剂而难溶于水的生物小分子。脂肪和类脂的总称。元素组成：C、H、O，有的还含有N、P等。,二、脂类的分布P165,皮下、腹腔、乳腺等处储存最多，称为脂库,三、脂类的分类,（一）单纯脂类（simplelipid）脂肪酸与醇组成，包括脂肪、油、蜡（二）复合脂类（compoundlipid）脂肪酸+醇+非脂分子，包括磷脂、糖脂等。（三）衍生脂（derivedlipid）单脂和复合脂衍生而来或与之相关，具备脂类的性质，包括萜、固醇等。,（1）贮存能量及保护作用，防止机械损伤与热量散发。（三酰甘油）（2）结构脂质，生物膜（磷脂双分子层）（3）乳化食物脂类（胆汁酸）（4）调节代谢，活性脂质，可作为药物。（类固醇激素、维生素、电子载体泛醌、PIP2、IP3）,四、脂类的生物功能P18,第一节脂肪酸P18,脂肪酸（fattyacid,FA）:是脂类的基本组成成分，其元素组成特点是富含碳和氢，该特点赋予其弱极性和疏水性。1、脂肪酸的烃链以直链为主，大多数是直链一元羧酸。2、天然脂类中的脂肪酸所含的碳原子数目大多数是偶数的。,一、结构特点,天然脂肪酸（fattyacid,FA）,生物体内的脂肪酸主要以结合形式存在，少量游离于组织和细胞中。脂肪的性质和特点主要取决于脂酸。,3、脂肪酸(fattyacid，FA)既有饱和，又有不饱和。,饱和脂肪酸（saturatedFA）:烃链不含双键（和三键）。饱和脂酸以乙酸(CH3-COOH)为基本结构，不同的饱和脂酸的差别在于这两基团间亚甲基(-CH2-)的数目不同。CH3(CH2)nCOOH不饱和脂肪酸（unsaturatedFA）:含一个或多个双键。,硬脂酸18:0,重要的饱和脂肪酸,棕榈酸（软脂酸）16:0,不饱和脂肪酸（了解）,顺式脂肪酸(cis-fattyacid)-天然大多数反式脂肪酸(trans-fattyacid)-人工有害,不具备必需脂肪酸的生物活性增加心血管疾病的发病风险，增加机体自由基的水平可能诱发肿瘤、2型糖尿病等来源：高温烹调：油炸食品、烘烤食品等。人工合成：奶酪、蛋糕、人造黄油、饼干等都可能含有反式脂肪酸。,反式不饱和脂肪酸的危害（了解）,二、脂肪酸的分类P19,根据碳原子数目分为短链脂肪酸(C12)。根据烃基中是否含有双键分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸包括单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。根据机体能否合成分为必需脂肪酸和非必需脂肪酸。,1、按脂肪酸链的长短，可分为长链脂肪酸含1224个碳；中链脂肪酸含612个碳；短链脂肪酸含6个碳以下。人体内主要以C16和C18为最多。,饱和脂酸硬脂酸软脂酸等,不饱和脂酸如油酸亚油酸亚麻酸,2、脂肪酸种类：,花生四烯酸20:45,8,11,14,亚麻酸18:39,12,15,亚油酸18:29,12,脂肪酸,3、根据机体能否合成分类P20必需脂肪酸是维持哺乳动物正常生长所需的而体内无法自行合成的脂肪酸，多为长链或超长链的高度不饱和脂肪酸，如：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。EFA非必需脂肪酸机体可以从糖等转变生成，不依赖食物提供的脂肪酸，多为饱和或低度不饱和的长链脂肪酸。,HOOC-RHOOC-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3HOOC-CH2-CH=CH-CH2-CH3,三、多不饱和脂肪酸的重要衍生物类花生酸（了解）P20,类花生酸是花生四烯酸的加氧衍生物，包括前列腺素、血栓素和白三烯,属于激素。它们在体内含量虽少，但分布很广，并有着重要的生理作用。几乎参与了所有细胞的代谢活动，并与炎症、免疫、过敏、心血管等疾病的病理生理过程有关。,第二节脂肪,又称油脂，甘油三酯，三酰甘油（TAG),1.脂肪,甘油glycerol（熟悉）,甘油又叫丙三醇。为一种无色、无臭，溶于水和乙醇，不溶于有机溶剂的粘稠液。可作为炸药原料、防冻剂、防干剂、柔软剂。,三酯酰甘油的合成,脂肪酸1,脂肪酸2,甘油（丙三醇）,甘油三脂,甘油,脂肪（三脂酰甘油）可变脂,可变脂:指含量常受营养状况和活动量的影响而变动的脂肪.,HOOC-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3HOOC-R脂肪酸,一、脂肪的组成和结构,脂肪是由1分子甘油与3分子脂肪酸以酯键连接形成的三脂酰甘油（TAG)，简称三酰甘油，又称甘油三酯。含3个相同脂酰基的为单纯甘油酯，否则为混合甘油酯(大多数）。甘油三酯中的脂肪酸如果是饱和脂肪酸，则在室温下呈固态，常称为脂肪；如果是不饱和脂肪酸，则在室温下呈液态，常称为油。P21,二、脂肪的性质P22,脂肪的物理性质：纯净的脂肪是无色、无臭、无味的液体或固体，难溶于水，易溶于有机溶剂。,（一）水解和皂化反应,皂化反应：用碱液水解脂肪可生成甘油和脂肪酸盐(即肥皂)。,水解反应：脂肪能在酸或酶的作用下水解生成甘油和脂肪酸。,俗称肥皂,皂化值：水解1g脂肪所消耗氢氧化钾的毫克数称为皂化值。皂化值是衡量油脂质量的指标之一皂化值越大，表示脂肪中脂肪酸的平均分子量越小(纯度较高)。,（二）酸败和酸值（酸价）,酸败：脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气中会产生难闻的气味。原因是脂类长期在光和热的作用下，会发生水解反应而放出游离的脂肪酸，含不饱和键的游离脂肪酸被氧化、断裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，从而产生臭味。酸值：中和1g油脂中游离脂肪酸所消耗的KOH的毫克数。,（三）氢化和碘化,氢化：指在催化剂（如金属Ni）的作用下，甘油三酯中的不饱和双键与氢发生加成反应。从而转化成饱和脂肪酸含量较多的油脂。这一过程可使液态的油变成半固态或固态的脂肪，所以油脂的氢化又称油脂的硬化。,不饱和甘油三酯,饱和甘油三酯,卤化作用：指油脂中不饱和双键与卤素发生加成，生成卤代脂肪酸的反应。碘值：100g脂肪所能吸收碘的克数称为碘值。碘值越大，脂肪的不饱和程度越高。老年人建议多食用碘值较高的植物油，防止血管硬化。,第三节类脂固定脂,1、磷脂,2、糖脂,甘油磷脂,鞘磷脂,脑苷脂,神经节苷脂,3、胆固醇及其酯,不受营养状况及机体活动影响的类脂，也称固定脂,一、磷脂（熟悉）,概念磷脂是分子中含有磷酸基的类脂。其种类繁多，组成复杂，结构与脂肪相似。磷脂广泛分布于动植物体内，是生物膜的重要组成成分。结构特征既含有亲水基又含有疏水基分类根据所含醇的不同，磷脂分为甘油磷脂和神经鞘磷脂。,（一）甘油磷脂,体内几种重要的甘油磷脂,甘油磷脂的共性P24,都有高度极性的头部及疏水性较强的尾部；甘油分子C1上连接的脂酰基多数是饱和的，而C2上的多数是不饱和的；在pH7时，其磷酸基团带的是负电荷。,1、卵磷脂(lecithin),胆碱+磷脂酸磷脂酰胆碱，又称卵磷脂,卵磷脂具有抗脂肪肝作用,2、脑磷脂(cephain),乙醇胺+磷脂酸磷脂酰乙醇胺，又称脑磷脂,增强脑细胞活化程度及智力水平，并参与血液凝固。,尤以脑和神经组织中含量较高。,3、磷脂酰肌醇(PI),肌醇+磷脂酸磷脂酰肌醇（肌醇磷脂）,o,（二）鞘磷脂（了解）,不含甘油，由鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和胆碱构成。在脑和神经组织中含量很高，是包围某些神经细胞髓鞘的主要成分。,phospho-,二、糖脂（了解）P26,糖脂(glycolipid)是糖通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。糖脂包括甘油酯糖脂和鞘糖脂。鞘糖脂包括脑苷脂类和神经节苷脂类，共同特点是含有鞘氨醇的脂，头部含糖。,分布：细胞膜上，神经末梢等处生理功能：组成细胞膜的重要成分参与神经传导过程作为激素等的受体,与鞘磷脂不同,二、糖脂（了解）,与鞘磷脂相同,三、类固醇,概念类固醇是胆固醇及其衍生物。包括胆固醇、胆固醇酯、胆汁酸、维生素D和类固醇激素。,天然固醇的通式：环戊烷多氢菲的衍生物,动物固醇的代表：胆固醇,Cholesterol,HO,胆固醇,胆固醇酯,（一）胆固醇及其酯（不能发生皂化）,非极性,极性,HOOC-CH2-CH=CH-CH2-CH3,环戊烷多氢菲,胆固醇是脊椎动物细胞的重要成分，在神经组织和肾上腺中含量特别丰富，它约占脑的固体物质的17。胆结石症的胆石成分几乎都是胆固醇构成的。肝、肾和表皮组织含量也相当多。,（1）胆固醇是从食物摄入或在体内合成的。（2）胆固醇是血浆脂蛋白的组成成分，可携带大量甘油三酯和胆固醇酯在血浆中运输。（3）胆固醇是体内合成维生素D3和胆汁酸的原料，维生素D3缺乏时成年人发生骨质软化症，婴幼儿得佝偻病。（4）胆固醇在体内可转变成各种肾上腺皮质激素，如皮质醇、醛固酮，胆固醇还是性激素睾酮和雌二醇的前体。,胆固醇的功能：,常见食物中胆固醇的含量(mg/100g),胆酸能与甘氨酸或牛磺酸以肽键结合，生成甘氨胆酸或牛磺胆酸，它们是胆苦的主要原因。胆酸与脂肪酸或其他脂类（胆固醇，胡萝卜素）成盐。胆汁盐是脂肪良好的乳化剂，能降低水和油脂的表面张力，使之乳化成微粒（乳化肠腔内油脂，增加脂肪酶作用位点），有利于脂肪的消化。,（二）固醇衍生物-胆汁酸,（三）类固醇激素,类固醇激素包括肾上腺皮质激素和性激素。,1.肾上腺皮质激素是由肾上腺皮质分泌的一类激素,皮质醇和皮质酮具有很强的调节糖代谢的作