生物化学：2 lipids 脂

1、Chapter 2-1,Chapter 2-2,主要内容,脂质的生理作用 脂质的定义和分类 甘油三酯的结构 甘油三酯的物理性质（溶解性、熔点、光学性质） 甘油三酯的化学性质（水解、氢化、氧化） 磷脂类（性质、结构和功能） 脂蛋白（分类和功能）,Chapter 2 Lipids,Chapter 2-3,鱼油（EPA、DHA）,/,American Oil Chemists Society,20碳5烯酸（EPA）和22碳6烯酸（DHA）,Chapter 2-4,脂类物质的生理功能： 供能贮能 构成生物膜 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸 必需脂肪酸是指机体

2、需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的一些多烯脂肪酸。（亚油酸和亚麻酸） 保护和保温作用。,Chapter 2-5,Chapter 2-6,Chapter 2-7,142克猪排（带2.54厘米厚脂肪） 能量450千卡 脂肪中能量315 总脂肪 35g 占日需量54% 饱和脂肪13g 占日需量65%,113克猪排（不带脂肪） 能量230千卡 脂肪中能量0 总脂肪 11g 占日需量17% 饱和脂肪4g 占日需量20%,看看脂肪给我们提供的能量：例1,Chapter 2-8,土豆加1汤匙黄油，1汤匙酸乳（142克） 能量400千卡 脂肪中能量250千卡 总脂肪28g 占日需量 43% 饱和脂肪18

3、g 占日需量 90%,一般土豆（142克） 能量150千卡 脂肪中能量0千卡 总脂肪0g 占日需量 0% 饱和脂肪0g 占日需量 0%,看看脂肪给我们提供的能量：例2,Chapter 2-9,全脂奶（1杯） 能量150千卡 脂肪中能量70千卡 总脂肪8g 占日需量 12% 饱和脂肪5g 占日需量 25%,脱脂奶（1杯） 能量90千卡 脂肪中能量0千卡 总脂肪0g 占日需量0% 饱和脂肪0g 占日需量0%,看看脂肪给我们提供的能量：例3,Chapter 2-10,Chapter 2-11,脂类（脂质或类脂）,定义：是一类低溶于水 而高溶于 非极性溶剂的生物有机分子。如 烷烃 (e.g. 己烷)

4、Fig. 1大多数脂质的化学本质：脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。 Fig. 2 脂：室温下为固体 油：室温下为液体 根据化学组成分类 单纯脂质：甘油三酯、蜡(Fig. 3) 复合脂质：磷脂、糖脂 衍生脂质：取代烃、固醇类、萜类 其他脂质（维生素A、D、E、K，脂多糖，脂蛋白）,Chapter 2-12,Fig. 1,Chapter 2-13,Chapter 2-14,Fig. 2 硬脂酸甘油酯的结构,Chapter 2-15,Fig. 3,蜡,Chapter 2-16,Chapter 2-17,Chapter 2-18,棕榈酸,三十烷,Chapter 2-19,脂/油 是主要的 三酰甘油,

5、 通常又称为甘油三酯 . Fig. 2 三个脂肪酸与一个甘油为主干连接而成,甘油三酯的结构,一个 手性碳和1-3 酰基 立体结构比糖更简单 可能存在多种取代基,酰基,Chapter 2-20,脂肪酸结构,脂肪酸链上的R基团通常是线形的碳氢链 e.g.,可以简单表示为：,C,O,- O -,CH3,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,CH2,C,O,- O -,Chapter 2-21,R基团结构,多数R基团是烷烃基 只有单键 称为饱和脂肪酸。如：软脂酸，硬脂酸 其它R基团是烯烃基 1 6个双键 带有一个双键的脂肪酸称为单烯酸。

6、如：油酸 带有两个或两个以上双键的脂肪酸称为多烯酸 如：花生四烯酸,C,O,- O -,C,O,- O -,Chapter 2-22,脂肪酸链表示法,脂肪酸链用简写法表示 N:M 从化学反应比较活跃的一端对碳原子进行编号e.g. 12:0 表示含有12 个碳，无双键,碳原子的数目,双键的数目,Chapter 2-23,脂肪酸链表示法,碳原子数目后面的符号 指出双键的位置 E.g. 18:19 含有18个碳原子，在9-10碳原子之间有一个双键,18,12,14,16,11,13,15,17,10,1,3,5,7,9,2,4,6,8,C,O,- O -,Chapter 2-24,命名方案,医学界和

7、营养学界的科学家们通常从相反的一端对碳原子进行编号 这种命名法则用 来表示双键位置 e.g. 分子 可以表示成 18:39,12,15, 或是 18:3,18,12,14,16,11,13,15,17,10,C,O,- O -,1,2,3,4,5,6,7,8,9,18,12,14,16,11,13,15,17,10,C,O,- O -,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Chapter 2-25,双键构型,双键可以是顺式或者是反式的 E.g.,C,O,- O -,顺式,C,O,- O -,反式,Chapter 2-26,Chapter 2-27,什么是反式脂肪酸（Trans Fatty Aci

8、d，TFA）,顺式,反式,Chapter 2-28,各国都对反式脂肪酸做了规定,2003年6月1日 丹麦市场上任何含TFA超过2%的油 脂都被禁止销售,2006年1月1日开始 美国食品药物管理局（FDA）决定于使用新的食品标签，要求在产品标签上标识转异构脂肪含量。,降低人造黄油中脂肪含量，用涂抹黄油代替硬黄油,Chapter 2-29,系统命名,前缀表示碳原子数目 后缀表示不饱和度 “-anoic” 表示饱和的 “-enoic” 表示单不饱和的 “-adienoic” 表示 两个双键 “-atrienoic” 表示三个双键 “-atetraenoic” 表示四个双键,Chapter 2-30,

9、食物脂肪酸中的主要组分,D9,12,Chapter 2-31,必需脂肪酸,亚油酸（-6） -亚麻酸花生四烯酸 亚麻酸（-亚麻酸）（-3 ） 多不饱和脂肪酸（PUFA) EPA和DHA （-3 ）EPA二十碳五烯酸DHA二十二碳六烯酸 ,Chapter 2-32,甘油三酯的物理性质（p33 ）,溶解性 熔点（与饱和度、链长的关系） 光学活性,Chapter 2-33,Chapter 2-34,甘油三酯的化学反应（p34-36）,水解 甘油三酯 甘油二酯, 甘油单酯, 甘油 + 脂肪酸 皂化 (碱催化) 酶水解 (脂酶催化) 酯交换(随机反应) 氢化 不饱和脂类饱和脂类 反式异构体 氧化 乳化,H

10、2O,H2,Chapter 2-35,水解,加入水使酯键断裂,sn-1,sn-2,sn-3,又称为脂肪水解 发生在 sn-1, sn-2, 和/或 sn-3,生成游离的脂肪酸,Chapter 2-36,水解: 皂化,碱催化酯键断裂,C,CH,2,CH,2,H,C,O,O,R,1,C,O,O,R,3,O,C,O,R,2,sn-1,sn-2,sn-3,OH,甘油,3个脂肪酸盐,+,_,称为皂化 用脂肪酸盐做肥皂,3 Na,Chapter 2-37,皂化值（p35）完全皂化1克油脂所需氢氧化钾的毫克数。 碘值（p36）在油脂的卤化作用中，100g油脂与碘作用所需点多克数。 酸值（p36）中和1g油脂

11、中的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数。 皂化值、碘值、酸值常作为油脂鉴定的指标。,Chapter 2-38,水解: 脂酶,也可被酶催化水解,水解酶或脂酶 天然存在植物和动物体内 体内消化,对不同的脂肪酸具有特异性 更易水解 sn-1 和sn-3,最终形成甘油 + 3 脂肪酸,Chapter 2-39,水解: 产物,脂肪酸，甘油单酯和甘油二酯都具有双亲性和表面活性 商业上可应用于生产食品和洗涤剂,C,CH2,H,OH,OH,O,C,O,C,O,O,CH2,疏水端,亲水端,_,Chapter 2-40,水解: 酯交换,重新排列甘油三酯上酰基的过程 水解除去脂肪酸 通过酯化作用连接新的脂肪酸,P,P

12、,P,O,O,O,+,O,O,O,P,P,P,+,水解,酯化,H2O,H2O,游离脂肪酸,+,改变营养和物理性质,Chapter 2-41,化学作用 或酶作用,Chapter 2-42,拿在手中 融在口中,Chapter 2-43,可可脂替代品,ADM公司NOVO公司 2002 大豆油,天然可可脂是软酯酰、硬酯酰甘油（POS）和二硬脂酰油酰甘油（SOS）混合物，具有特殊的熔点和晶体结构。,棕榈油硬酯酰,酶法,化学法,Chapter 2-44,氢化作用,在双键上加氢,C,O,- O -,C = C,R,R”,H,H,反式不饱和,Chapter 2-45,氢化: 产物,三烯 (3 双键),二烯 (

13、2 双键),单烯 (1 双键),完全饱和 (全部单键),A,B,C,反应 A 反应B 反应C 产生高熔点的甘油三酯 液体 半固体 用于人造黄油 ，花生酱、烘焙物品等 在食品成分列表上要标明部分氢化的油或脂的含量,Chapter 2-46,脂的氧化作用,脂的氧化是自由基反应,+ H,含有一个未配对电子,Chapter 2-47,氧化反应的阶段,氧发反应的三个阶段: 引发 RHR + H 传递 R + O2ROO ROO + RH ROOH + R 终止 ROO + ROO稳定的 产物,链反应速度很快; 自动进行,缓慢,需要高含量的自由基和低浓度的O2,RH: 脂类 ROOH: 氢过氧化物,ROO

14、: 过氧自由基,+ R,Chapter 2-48,氧化产物,氢过氧化物的分解作用导致醛的产生 如：E.g. 乙醛、己醛、丙二醛 不好的气味(酸败) 氢过氧化物、己醛、丙二醛用来监测氧化的程度 鱼油易被氧化 (含大量的多不饱和脂肪酸) 通过氢化作用除去大豆中的亚麻酸 游离脂肪酸的反应速度比甘油三酯快 sn-2 反应速度比 sn-1和sn-3慢,Chapter 2-49,隔绝光、O2、低温 把油贮存于阴暗中 不透光的容器 螯合剂 (EDTA, 柠檬酸) 抗氧化剂 使氧化作用进行缓慢的物质 使脂氧化酶失效 热烫,脂氧化的防止,Chapter 2-50,生物体系的氧化作用,发生在体内有益的和有害的氧化

15、反应 植物/动物含有天然的抗氧化剂 阻止有害反应 氧化的危害性：可能导致疾病 动脉粥样硬化，癌症，衰老，关节炎机制？ 抗氧化剂补品-SOD 过氧化氢酶、维生素E,讨论,简要说明其机理,Chapter 2-51,甘油磷脂 p36,甘油主链 两个羟基为脂肪酸酯化 第三个羟基被磷酸酯化,O,C,C,O,O,O,O,O,P,O,O,X -,如. X = - (CH2)2 - N - CH3,CH3,CH3,胆碱,磷脂酰胆碱（卵磷脂）,如. X = - (CH2)2 - NH3,乙醇胺（胆胺） 脑磷脂,Chapter 2-52,Chapter 2-53,磷脂类的性质,磷脂“头部基团” 是极性的，带电的

16、亲水性 脂肪酸“尾部”是非极性的 疏水性 分子因此具有独立的性质 两亲性,分子具有表面活性 在亲水性和疏水性之间,P X,油,水,P X,空气,水,Chapter 2-54,大豆磷脂 磷脂酰胆碱 （卵磷脂） 结构、功能和应用 大豆卵磷脂 磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂） 磷脂酶,Chapter 2-55,Chapter 2-56,神经鞘磷脂,磷酸胆碱,神经酰胺,不饱和氨基多碳醇,神经鞘氨醇,Chapter 2-57,神经酰胺,鞘磷脂,鞘氨醇,神经节苷脂,Chapter 2-58,其余脂类,萜烯/类萜（p42） 含有异戊二烯单元 类固醇 基本结构：环戊烷多氢菲,实例 e.g. 柠檬烯 角鲨烯 薄荷醇 胡

17、萝卜素 胆固醇,CH3,CH3,CH3,H3C,H3C,CH,CH2CH2CH2CH,CH3,CH3,HO,Chapter 2-59,Chapter 2-60,睾酮,雌二醇,皮质醇,醛固酮,强的松,泼尼松,Chapter 2-61,中效肾上腺皮质激素类药物。 具有抗炎、抗过敏、抑制结缔组织增生等作用。 用于急性严重细菌感染、严重过敏性疾病、各种血小板减少性紫癜、粒细胞减少症、严重皮肤病、器官移植的免疫排斥反应、肿瘤治疗及对糖皮质激素敏感的眼部炎症等。,Chapter 2-62,Chapter 2-63,低密度脂蛋白 (LDL) 转运胆固醇到组织 高密度脂蛋白 (HDL) 将胆固醇运送出组织 脂

18、肪影响胆固醇的调节 摄入含胆固醇的脂将使血浆中的胆固醇含量增高 与脂的类型有关:饱和 = 坏的 不饱和= 中性/好的,血浆胆固醇,心血管疾病与血浆中胆固醇(serum cholesterol)的含量密切相关,LDL,HDL,serum,?,Chapter 2-64,脂肪酸的类型,取决于饱和/不饱和脂肪酸的类型,胆固醇 减少量 ,胆固醇 减少量 ,减少血浆中的胆固醇,增加血浆中的胆固醇,中性,Dietschy (1998),Chapter 2-65,脂蛋白,VLDL (30-80 nm),乳糜微滴 (75-1200 nm),LDL (18-25 nm),HDL (5-12 nm),(Vance

19、and Vance, 1996; Elsevier),Chapter 2-66,LDL对HDL比例与心脏病发生危险性的关系,LDL对HDL比例高于5 : 1（男人）； 4.5 : 1（女人）时， 心脏病发生危险性增加！,LDL对HDL比例小于5 : 1（男人）； 4.5 : 1（女人）时， 心脏病发生危险性降低！,Chapter 2-67,其余脂类,前列腺素 (prostaglandin, PG)：类二十碳烷，由20碳PUFA衍生而成的。-升高体温、促进炎症、调节血流进入特定器官、控制跨膜转运、调整突触传递、诱导睡眠、刺激分娩等。 蜡 ：长链脂肪酸和长链羟基醇组成的酯如蜂蜡： CH3(CH2)

20、nCOCH2(CH2)mCH3 n = 24 or 26; m = 28 or 30 固体, 防水,O,Chapter 2-68,生物膜化学 p44,生物膜（biological membranes） 包括：细胞质膜(plasm membranes) 细胞器膜(organelle membranes) 它是将细胞或细胞器与周围环境隔离的一层薄膜。 生物膜的化学组成 生物膜的结构模型 生物膜的功能,Chapter 2-69,Chapter 2-70,生物膜的化学组成,所有生物膜都是由脂质和蛋白质组成，有的膜还含有少量的糖类，构成糖蛋白或糖脂。 特点： 1.脂质和蛋白质的比例变化大 2.各组分在膜上分布具有不对称性 3.各种化学组分具有运动性和协同性,Chapter 2-71,一、膜脂以磷脂为主，其次是糖脂和胆固醇。 生物膜磷脂的主要作用： a.为生物膜的骨架 b.为极性化合物的通透屏障 c.可激活某些膜蛋白 二、膜蛋白 生物膜蛋白担负着生物膜的主要功能。 根据在膜上的分布分为：外周蛋白（分布于膜的表面) 和内在蛋白或镶嵌蛋白(埋藏于脂质层内) 三、膜糖 在质膜和内膜