第二章脂类化学(白)2013

1、1第二章脂质化学（第二章脂质化学（lipid)F2.1 脂质的概念和类别脂质的概念和类别F2.2 单脂单脂F2.3 复脂复脂F2.4 固醇固醇2本章学习目标本章学习目标F掌握脂肪的结构和特性掌握脂肪的结构和特性F掌握磷脂和糖脂的区别掌握磷脂和糖脂的区别F了解固醇类物质的基本结构了解固醇类物质的基本结构32.1.1 分布及重要性分布及重要性 F是动、植物的油脂；是动、植物的油脂；F动物油、植物油；动物油、植物油；F脂肪组织、肝组织、神经组织、作物的脂肪组织、肝组织、神经组织、作物的种子等种子等 ；F生物脂类是一类范围很广的化合物，化生物脂类是一类范围很广的化合物，化学成分及结构差异极大学成分及结

2、构差异极大.2.1 脂质的概念和类别脂质的概念和类别41 1）储存能量、提供能量）储存能量、提供能量2 2）生物体膜的重要组成成分（）生物体膜的重要组成成分（磷脂及固醇组磷脂及固醇组成了生物膜约一半的部分成了生物膜约一半的部分）3 3）脂溶性维生素的载体）脂溶性维生素的载体4 4）提供必需脂肪酸）提供必需脂肪酸5 5）防止机械损伤与热量散发等保护作用）防止机械损伤与热量散发等保护作用6 6）作为细胞表面物质，与细胞识别、种特异）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性和组织免疫等密切关系7 7）有些脂质还具有维生素和激素的功能）有些脂质还具有维生素和激素的功能脂类的功能脂类

3、的功能52.1.2 脂质的化学概念：脂质的化学概念：6脂类具有下列脂类具有下列3个特征：个特征：F不溶于水而溶于这种或那种脂溶剂，如不溶于水而溶于这种或那种脂溶剂，如乙醚、丙酮及氯仿等。乙醚、丙酮及氯仿等。F为脂肪酸与醇所组成的酯类。为脂肪酸与醇所组成的酯类。F能被生物体利用，作为构造、修补组织能被生物体利用，作为构造、修补组织或供给能量之用。或供给能量之用。脂类的特征脂类的特征72.1.3 分类（根据化学结构及脂的组成分类（根据化学结构及脂的组成）1）单脂单脂：脂肪酸与醇脱水缩合形成的化合物：脂肪酸与醇脱水缩合形成的化合物F脂脂：室温时为固态，室温时为固态，3分子分子高级脂肪酸与甘油高级脂肪

4、酸与甘油形形成的三酰甘油成的三酰甘油，称脂肪或真脂，称脂肪或真脂，最多的脂类。最多的脂类。F油油：室温时为液态，含较多不饱和脂酸和低分子：室温时为液态，含较多不饱和脂酸和低分子脂酸。脂酸。F蜡蜡：高级脂肪酸与高级一元醇，幼植物体表覆盖：高级脂肪酸与高级一元醇，幼植物体表覆盖物，叶面，动物体表覆盖物，蜂蜡。物，叶面，动物体表覆盖物，蜂蜡。2）复脂复脂：单脂加上磷酸等基团产生的衍生物：单脂加上磷酸等基团产生的衍生物F磷脂磷脂：磷酸与氮碱的脂，有磷酸与氮碱的脂，有甘油磷脂（卵、脑磷甘油磷脂（卵、脑磷脂）、鞘磷脂（神经细胞丰富）脂）、鞘磷脂（神经细胞丰富）两类。两类。F糖脂糖脂：糖与脂类以糖苷键连接起

5、来的化合物（共：糖与脂类以糖苷键连接起来的化合物（共价键），如价键），如脑苷脂和神经节苷脂。脑苷脂和神经节苷脂。8脂类脂类单纯脂类单纯脂类( (质质) ) ，包括脂肪、油和蜡包括脂肪、油和蜡复合脂类，包括磷脂和糖脂复合脂类，包括磷脂和糖脂异戊二烯类，包括多萜类及固醇异戊二烯类，包括多萜类及固醇和类固醇类和类固醇类92.2.2 蜡蜡 wax2.2.1 脂肪（真脂）脂肪（真脂）fat2.2 单脂单脂甘油酯类型甘油酯类型脂肪酸脂肪酸102.2.1.1 脂肪的组成和结构脂肪的组成和结构 脂肪：甘油三酯，三酰甘油，脂肪：甘油三酯，三酰甘油，triglyceride（TG） 11甘油酯的类型甘油酯的类型单

6、甘油酯（单甘油酯（Monoglyceride)二甘油酯（双甘酯二甘油酯（双甘酯, Diglyceride）三甘油酯（甘油三酯三甘油酯（甘油三酯, Glyceride）12脂肪酸（脂肪酸（fatty acid）脂肪酸是长的含双数碳的碳氢链的羧酸。脂肪酸是长的含双数碳的碳氢链的羧酸。 (C4C28)不同脂肪酸之间的区别主要在于不同脂肪酸之间的区别主要在于碳氢链的长度碳氢链的长度及及不饱和不饱和双键的数目和位置。双键的数目和位置。主要有饱和脂酸、不饱和脂酸、羟酸和环酸四类主要有饱和脂酸、不饱和脂酸、羟酸和环酸四类，并以前两者为主体，后两者仅存在于个别动植，并以前两者为主体，后两者仅存在于个别动植物中

7、。物中。131）习惯命名法）习惯命名法 如丁酸、棕榈酸，月桂酸、亚油酸等。如丁酸、棕榈酸，月桂酸、亚油酸等。2）系统命名法）系统命名法 编码命名：从羧基端开始计算双键位置从羧基端开始计算双键位置 编码命名：从甲基端开始计算双键位置：从甲基端开始计算双键位置脂肪酸的命名脂肪酸的命名14编码编码命名：先写出碳原子的数目，再命名：先写出碳原子的数目，再写出双键的数目，最后表明双键的位置。写出双键的数目，最后表明双键的位置。如：棕榈酸，如：棕榈酸，C16:0,C16:0,表明有表明有1616个碳原子，无个碳原子，无双键。双键。 油酸，油酸，C18:1(9)C18:1(9)或或1818：1 1 9 9,

8、 ,表明有表明有1818个个碳原子，在碳原子，在9 91010位之间有一个不饱和双键。位之间有一个不饱和双键。15编码编码命名：从甲基末端命名：从甲基末端( ( ) )计数双键，用计数双键，用后加数字表示靠甲基碳最近的第一个双键的后加数字表示靠甲基碳最近的第一个双键的位置。位置。321CH3(CH2)nCCCOHO如：亚油酸，写作：如：亚油酸，写作： 6 6，因此为，因此为6 6系列；亚麻酸写作：系列；亚麻酸写作： 3 3，属，属3 3系列。系列。16 油酸油酸 9 CH3（ CH2）7 CH CH (CH2)7COOH 9 18:1 9 18:1 9经常经常将两种方法结合起来使用。将两种方法

9、结合起来使用。17 18:3 3, 6, 9 18:3 9, 12, 15CH3CH2CH CHCH2CH CH CH2CH CH (CH2)7COOH 3 6 9 15 12 9 -亚麻酸亚麻酸18几种脂肪酸的立体结构几种脂肪酸的立体结构饱和脂酸饱和脂酸不饱和脂酸不饱和脂酸191）按照碳氢链的长度来分类按照碳氢链的长度来分类 短链：短链：24C，如丙酸、丁酸，如丙酸、丁酸 中链：中链：610C，如辛酸，如辛酸 长链：长链：1226C ，如花生四烯酸、油酸、亚，如花生四烯酸、油酸、亚 油酸等。油酸等。脂肪酸的分类202）按照双键数目来分类）按照双键数目来分类脂肪酸脂肪酸饱和脂肪酸（饱和脂肪酸（

10、Saturated fatty acids），如软脂酸），如软脂酸（C16：0）、硬脂酸（）、硬脂酸（C18：0） 不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸（Unsaturated fatty acids ）单不饱和脂肪酸（单不饱和脂肪酸（Mono unsaturated fatty acids ），如油酸），如油酸多不饱和脂肪酸（多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFA），如），如DHA、EPA、AA等等219系列脂肪酸，如油酸（系列脂肪酸，如油酸（C18:1）7 系列脂肪酸，如系列脂肪酸，如棕榈酸，棕榈酸，( (C C16:116:1）6系列脂肪酸，如系列脂肪酸，如

11、AAAA，( (C C20:420:4）3系列脂肪酸系列脂肪酸 ，如，如DHA, （C22:6）3）按照双键的位置来分类）按照双键的位置来分类22 -7 棕榈酸棕榈酸 (16:1, 7 ) -6 亚油酸亚油酸 (18:2, 6,9 ) -9 油酸油酸 (18:1, 9 ) -3 亚麻酸亚麻酸 (18:3, 3,6,9 ) 族族 母体脂肪酸母体脂肪酸23 顺式脂肪酸（顺式脂肪酸（cis-）：）：氢原子都位于同一侧，链的形状曲氢原子都位于同一侧，链的形状曲 折，看起来象折，看起来象U U型型反式脂肪酸（反式脂肪酸（transtrans-)-)：氢原子位于两侧，看起来象线形：氢原子位于两侧，看起来象

12、线形顺式脂肪酸与反式脂肪酸顺式脂肪酸与反式脂肪酸24顺式脂肪酸顺式脂肪酸 反式脂肪酸反式脂肪酸 结构式结构式 结构结构示意示意 25必需脂肪酸必需脂肪酸： 生物体不能自身合成，必须由食物供给的脂肪酸，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它包含两个或多个双键 。严格意义上讲，必须脂肪。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，生物体能合酸为亚油酸和亚麻酸，但从广义上讲，生物体能合 成成 ，但合成量较少，还必须由食物补充的脂肪酸，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，如也被认为是必须脂肪酸，如DHA、EPA等。等。 如果这些脂

13、肪酸缺乏，会引起生物体生理机能的紊乱，导致疾病发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。生。非必需脂肪酸非必需脂肪酸：生物体能自身合成，如生物体能自身合成：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饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸重要概念重要概念26几种热点脂肪酸几种热点脂肪酸-亚麻酸1）来源，大豆油，亚麻油等2）多种重要-3脂肪酸的前体物 27F深海鱼油功能的发现（爱斯基摩人）深海鱼油功能的发现（爱斯基摩人）F海洋鱼油海洋鱼油EPADHA为为2030FDHA是大脑灰质的重要成分是大脑灰质的重要成分FEPA治疗和预防心血管疾病。治疗和预防心血管疾病。F在生

14、物体内可由在生物体内可由-亚麻酸转化而来。亚麻酸转化而来。几种热点脂肪酸几种热点脂肪酸DHA/EPA281）来源：微生物）来源：微生物2）视网膜的重要组成成分）视网膜的重要组成成分3）激素类物质的前体）激素类物质的前体几种热点脂肪酸几种热点脂肪酸AA（花生四烯酸）29天然脂肪酸的共性天然脂肪酸的共性1 1）脂肪酸的碳链）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

15、）分布分布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。2.2.1.2 甘油三酯的若干重要性质甘油三酯的若干重要性质皂化反应皂化反应酸败和酸值（酸价）酸败和酸值（酸价）卤化和碘价（碘化值）卤化和碘价（碘化值）氢化作用氢化作用甘油三酯的物理性质甘油三酯的物理性质甘油三酯的物理性质甘油三酯的物理性质溶解度：水不溶性，也无形成高度分散溶解度：水不溶性，也无形成高度分散的倾向，甘油二酯和甘油单酯含的倾向，甘油二酯和甘油单酯含-OH-OH，可形成高度分散态。可形成高度分散态。熔点：由脂

16、肪酸组成决定，随饱和脂熔点：由脂肪酸组成决定，随饱和脂肪酸数目及碳链长度的增加而增加。肪酸数目及碳链长度的增加而增加。光学性质：甘油本身无光学活性，光学性质：甘油本身无光学活性，C C1 1及及C C3 3的脂肪酸不同时，的脂肪酸不同时，C C2 2为不对称碳为不对称碳有光学活性。有光学活性。甘油三酯的酯键对酸碱敏感，可被甘油三酯的酯键对酸碱敏感，可被水解，脂肪在水解，脂肪在KOHKOH或或NaOHNaOH条件下条件下加热，可产生甘油和脂肪酸的钠或加热，可产生甘油和脂肪酸的钠或钾盐，这种盐被称为皂，碱水解脂钾盐，这种盐被称为皂，碱水解脂肪的作用称为皂化作用。水解肪的作用称为皂化作用。水解1g1

17、g甘甘油三酯所需油三酯所需KOHKOH的的mgmg数为皂化值。数为皂化值。CO(CH2)16CH3CO(CH2)16CH3CO(CH2)16CH3tristearin, a fatheatH2OCH2CHOHOHCH2OHglycerol+O CO(CH2)16CH3sodium stearate, a soap+3Na+OOOH2CHCH2C3NaOH从皂化值的数量可略知混合脂肪酸或从皂化值的数量可略知混合脂肪酸或混合脂肪的平均相对分子量，混合脂肪的平均相对分子量，平均相对分子量平均相对分子量=3 56 1000/皂化值。皂化值。1. 1. 水解和皂化：水解和皂化：由酯键产生的性质由酯键产生

18、的性质为什么用硬水洗衣，越洗越脏？为什么用硬水洗衣，越洗越脏？甘油三酯的化学性质甘油三酯的化学性质NiNi的作用下，甘油酯中的不饱和双的作用下，甘油酯中的不饱和双键可以与键可以与H H2 2发生加成反应，油脂被发生加成反应，油脂被饱和，液态变为固态，这个作用称饱和，液态变为固态，这个作用称为氢化。可防止酸败。为氢化。可防止酸败。CH2CHCH2NiH2OOOOC (CH2)7(CH2)7-C=C-CH3OC(CH2)7(CH2)7-C=C-CH3OC(CH2)7(CH2)7-C=C-CH3OCOOOCH2CHCH2OCOC(CH2)16CH3(CH2)16CH3(CH2)16CH332.2.氢

19、化和卤化：氢化和卤化：由不饱和脂酸产生的性质由不饱和脂酸产生的性质油脂中不饱和双键与卤素发生加成油脂中不饱和双键与卤素发生加成反应，生产卤代脂肪酸，称为卤化反应，生产卤代脂肪酸，称为卤化作用。作用。100g100g油脂所能吸收的碘的克油脂所能吸收的碘的克数数碘价（碘化值）碘价（碘化值） ，可以用来判，可以用来判断油脂中不饱和双键的多少。断油脂中不饱和双键的多少。353.氧化：氧化：由不饱和脂酸产生的性质由不饱和脂酸产生的性质温和条件下氧化（如空气）温和条件下氧化（如空气） CHCHCHCHOOO2分裂醛（或酮）酸等过氧化物CHCHCHCHOOO2聚合CHCHOOx固体薄膜过氧化物36剧烈条件下

20、氧化（如臭氧）剧烈条件下氧化（如臭氧） CHCHO3OCHOOHC水解醛醛酸臭氧化物例：CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHO3CH3(CH2)7CHOOOCH(CH2)7COOH油酸臭氧化物水解CH3(CH2)7CHO壬醛+OHC(CH2)7COOH+ H2O2壬醛酸37脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气中，受到空气的作用，游离脂肪中，受到空气的作用，游离脂肪酸被氧化、断裂生成醛、酮及低酸被氧化、断裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，产生难闻的恶臭分子量脂肪酸，产生难闻的恶臭味，称之酸败。味，称之酸败。中和中和1g1g油脂中游离油脂中游离脂肪酸所消耗脂肪酸所消耗K

21、OHKOH的的mgmg数称为酸数称为酸值（酸价）值（酸价） ，可表示酸败的程度。，可表示酸败的程度。酸值是衡量油脂品质的主要参数之一。一般酸值大于6的油脂不宜食用。油脂酸败油脂酸败38乙酰值（价）（乙酰值（价）（aectylation number or value）：）： 中和中和1g乙酰酯经皂化释放出的乙酸所需乙酰酯经皂化释放出的乙酸所需KOH的的mg数。数。从乙酰值的大小，可以推知样品中所含羟基的多少。从乙酰值的大小，可以推知样品中所含羟基的多少。 4.4.乙酰化：由羟基脂酸产生的性质乙酰化：由羟基脂酸产生的性质生物体的蜡由长链的饱和及不饱和脂生物体的蜡由长链的饱和及不饱和脂肪酸肪酸(1

22、4-16C)(14-16C)与长链的醇（与长链的醇（16-30C16-30C）形成的酯，是蜂蜡的主要成分。形成的酯，是蜂蜡的主要成分。蜡的熔点为蜡的熔点为60-8060-80 ，较甘油酯的为，较甘油酯的为高。高。2.2.2 2.2.2 蜡蜡蜡因其防水性和坚硬度有广泛应用，脊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；一些热带植物被使它们的羽毛不透水；一些热带植物被一层蜡质包裹以抵抗寄

23、生物和水分的过一层蜡质包裹以抵抗寄生物和水分的过分蒸腾。分蒸腾。生物的蜡有一定的药学、化妆品及其他生物的蜡有一定的药学、化妆品及其他工业用途，如用于洗涤剂、油膏及擦光工业用途，如用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。剂等。40蜂蜡的组成复合脂是脂和其它化合物的复合物。复合脂是脂和其它化合物的复合物。包括包括磷脂磷脂、糖脂糖脂、硫脂硫脂、脂蛋白脂蛋白等，等，其中最重要的是磷脂。其中最重要的是磷脂。2.3 复脂复脂422.3.1 磷脂磷脂 磷脂为含磷磷脂为含磷的单脂衍生物，的单脂衍生物，分甘油醇磷脂和分甘油醇磷脂和鞘氨醇磷脂两类鞘氨醇磷脂两类。磷脂是细胞膜。磷脂是细胞膜的重要组分。的重要组分。甘油磷脂：甘油

24、磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇( (如如胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇) )组成。组成。国际生化名词委员会规定：甘油磷脂命定采用立体专一序数国际生化名词委员会规定：甘油磷脂命定采用立体专一序数（代号（代号snsn）命名。所有甘油衍生物的名称都应冠以）命名。所有甘油衍生物的名称都应冠以snsn符号，符号，如甘油如甘油-3-3-磷酸应写为磷酸应写为snsn- -甘油甘油-3-3-磷酸磷酸44454647缩醛磷脂482.3.1.2 鞘磷脂F鞘磷脂：鞘磷脂：以鞘氨醇代替了甘油。以鞘氨醇代替了甘油。是由鞘氨醇、是由鞘氨醇、脂肪酸、磷酸、胆碱等

25、组成的脂类。脂肪酸、磷酸、胆碱等组成的脂类。49神经酰胺：神经酰胺：鞘氨醇的氨基鞘氨醇的氨基以酰胺键与长以酰胺键与长链脂肪酸的羧链脂肪酸的羧基相连称神经基相连称神经酰胺，是鞘氨酰胺，是鞘氨醇磷脂的母体。醇磷脂的母体。鞘氨醇鞘氨醇+ +脂肪酸脂肪酸酰胺键酰胺键鞘磷脂主要存在于神经的脊髓中，对神经的激动鞘磷脂主要存在于神经的脊髓中，对神经的激动性和传导性有重要作用。性和传导性有重要作用。糖脂糖脂 u含有一个或多个糖残基的脂类。分为糖鞘氨含有一个或多个糖残基的脂类。分为糖鞘氨脂和糖甘油脂。脂和糖甘油脂。 u糖鞘氨脂也是神经鞘氨醇的衍生物，结构与糖鞘氨脂也是神经鞘氨醇的衍生物，结构与鞘磷脂很相似，只是

26、糖基代替了磷脂酰胆碱而鞘磷脂很相似，只是糖基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。与鞘氨醇的羟基结合。u糖鞘氨脂分布很广，几乎所有的动物细胞都糖鞘氨脂分布很广，几乎所有的动物细胞都有，特别是神经细胞含量丰富。有，特别是神经细胞含量丰富。u糖甘油脂是以甘油代替了鞘氨醇，在植物和糖甘油脂是以甘油代替了鞘氨醇，在植物和细菌中含量较多。细菌中含量较多。51组成：醇（鞘氨醇）、脂酸、糖组成：醇（鞘氨醇）、脂酸、糖 根据糖基的不同，可分为两大类根据糖基的不同，可分为两大类 （1）脑苷脂：糖基为中性糖）脑苷脂：糖基为中性糖 （2）神经节苷脂：糖基中除中性糖基外，）神经节苷脂：糖基中除中性糖基外，还含唾液酸。

27、还含唾液酸。 N-酰基鞘氨醇糖脂酰基鞘氨醇糖脂（神经酰胺糖脂）（神经酰胺糖脂）52脑苷脂（脑糖脂）（脑苷脂（脑糖脂）（cerebroside）53神经节苷脂（神经节糖脂）（神经节苷脂（神经节糖脂）（ganglioside）54甘油醇糖脂甘油醇糖脂 是由二酰甘油与己糖是由二酰甘油与己糖（主要是半乳糖或甘露（主要是半乳糖或甘露糖等）以糖苷键糖等）以糖苷键连接而成。连接而成。 糖脂的功能：糖脂的功能：构成细胞膜脂质双构成细胞膜脂质双层的组分，与生物层的组分，与生物膜的功用有关。膜的功用有关。固醇类化合物与前述的各类脂质不固醇类化合物与前述的各类脂质不同，不含有脂肪酸，属于不可皂化同，不含有脂肪酸，属

28、于不可皂化脂质。但在生物体内这两类脂质也脂质。但在生物体内这两类脂质也是以乙酸为前体合成的。它们在生是以乙酸为前体合成的。它们在生物体内含量虽然不多，但不少是重物体内含量虽然不多，但不少是重要的活性脂质。要的活性脂质。2.4 固醇固醇56固醇主要功能固醇主要功能F1）膜的组分；）膜的组分；F2）作为激素）作为激素起代谢调节作用；起代谢调节作用；F3）作为乳化剂）作为乳化剂胆汁盐的前体、帮助胆汁盐的前体、帮助脂类的消化吸收；脂类的消化吸收；F4）维生素的组分；）维生素的组分；F5）有抗炎作用；）有抗炎作用；57固醇的核心结构固醇的核心结构58胆固醇（胆固醇（cholesterol） 1、分布：、分布：2、结构：、结构：CH3HOCH3ABCD1234567891011121314151716CHCH3CH2CH2CH2CHCH3CH318192021222324252627Cholesterol胆固醇及其衍生物胆固醇及其衍生物胆固醇的分