脂类和脂生物化学1 ppt课件

1、生物脂类是一类范围很广的化合物，化学成分及构造差别极大，脂类定义的特点就是水不溶性(water insoluble)即脂溶性，fat-soluble，因此，多数脂类都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有机溶剂，而不溶于水。 主要的能量供应和储存方式；主要的能量供应和储存方式；生物膜约一半的部分生物膜约一半的部分(磷脂及固醇磷脂及固醇)；有些脂类虽然数量较低，但作为酶的有些脂类虽然数量较低，但作为酶的辅助因子、电子载体、光吸收色素、辅助因子、电子载体、光吸收色素、疏水稳定体、乳化剂、激素及胞间信疏水稳定体、乳化剂、激素及胞间信息等方面都起着关键作用；息等方面都起着关键作用；有些脂类有防止机械损伤及防止

2、热量有些脂类有防止机械损伤及防止热量分发的维护作用。分发的维护作用。 脂肪是脂溶性维生素的载体，食物中短脂肪是脂溶性维生素的载体，食物中短少脂肪会影响这些维生素的吸收和利用。少脂肪会影响这些维生素的吸收和利用。磷脂的功用：体内最多的脂类，是细胞磷脂的功用：体内最多的脂类，是细胞膜和血液的组成物质；神经组织含有大量膜和血液的组成物质；神经组织含有大量磷脂，磷脂和神经兴奋有关；磷脂能在脂磷脂，磷脂和神经兴奋有关；磷脂能在脂肪吸收过程中起重要的乳化作用，是一种肪吸收过程中起重要的乳化作用，是一种高效的乳化剂，脂肪和胆固醇在血液中运高效的乳化剂，脂肪和胆固醇在血液中运输时，都需求有足够的磷脂才干顺利进

3、展。输时，都需求有足够的磷脂才干顺利进展。在胆汁中磷脂与胆盐、胆固醇一同构成胶在胆汁中磷脂与胆盐、胆固醇一同构成胶粒，以利于胆固醇的溶解和排泄。粒，以利于胆固醇的溶解和排泄。根据化学构造及脂的组成，分为：根据化学构造及脂的组成，分为：单纯脂类单纯脂类( (质质)(Simple lipids)(Simple lipids，包，包括脂肪、油和蜡；括脂肪、油和蜡；复合脂类复合脂类Lipid complexLipid complex，包括磷，包括磷脂甘油磷脂和鞘磷脂和糖脂脑脂甘油磷脂和鞘磷脂和糖脂脑苷脂和神经节苷脂；苷脂和神经节苷脂；异戊二烯类异戊二烯类IsoprenesIsoprenes，包括多萜，

4、包括多萜类、固醇和类固醇类。类、固醇和类固醇类。碳链为碳链为4-364-36碳的羧酸，这些碳链碳的羧酸，这些碳链可为饱和的和不分支的、可含有一可为饱和的和不分支的、可含有一个或多个双键、也可含有三碳的环个或多个双键、也可含有三碳的环或羟基。或羟基。其中的亚油酸其中的亚油酸Linoleic acidLinoleic acid、亚麻酸亚麻酸Linolenic acidLinolenic acid和花生和花生四烯酸四烯酸Arachidonic acidArachidonic acid为人为人体必需脂肪酸体必需脂肪酸Essential fatty Essential fatty acidsacids。

5、 OR C OH#1 CarbonAcid Group OR C OHNon-polar End - Hydrophobic End (Fat-soluble tail) Polar End - Hydrophilic End CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C OHO12456783Octanoic Acid CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C OHO12456783 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C OHO124567833 - Octenoic Acid 3, 6 - Octadienoic Acid Short

6、hand: 8:1 (D3)8:2 (D3,6) Cis 9 - Octadecenoic Acid (oleic) Trans 9 - Octadecenoic Acid (elaidic acid) OCH3(CH2)7 C C (CH2)7 C OHHH910 OCH3(CH2)7 C C (CH2)7 C OHHH油酸油酸反油酸反油酸Linoleic acid: Cis, cis, 9, 12 - Octadecadienoic acid亚油酸亚油酸Linolenic acid: Cis, cis, cis 9, 12, 15 - Octadecatrienoic acid 亚麻酸亚麻

7、酸Arachidonic acid: Cis, cis, cis, cis 5, 8, 11, 14 - Eicosatetraenoic acid Linoleic Acid花生四烯酸花生四烯酸 Linolenic AcidArachidonic Acid R CH2 CH CH CH2 CH CH CH2 C OHO765431.Cis form2.Not conjugated - isolated double bond.3.Even numbered fatty acids.CLASSIFICATION OF FATTY ACIDS PRESENT AS GLYCERIDES IN F

8、OOD FATS I. Saturated Fatty Acids ButyricButanoicCH3(CH2)2COOHbutterfatCaproic HexanoicCH3(CH2)4COOHbutterfat, coconut and palm nut oilsCaprylicOctanoicCH3(CH2)6COOHcoconut and palm nut oils, butterfatCapricDecanoicCH3(CH2)8COOHcoconut and palm nut oils, butterfatLauricDodecanoicCH3(CH2)10COOHcoconu

9、t and palm nut oils, butterfatMyristicTetradecanoicCH3(CH2)12COOHcoconut and Palm nut oil, most animal and plant fatsPalmitic HexadecanoicCH3(CH2)14COOHpractically all animal and plant fatsStearicOctadecanoicCH3(CH2)16COOHanimal fats and minor component of plant fatsArachidicEicosanoicCH3(CH2)18COOH

10、peanut oilCommon NameSystematic NameFormulaCommon source月桂酸月桂酸肉豆蔻酸肉豆蔻酸棕榈酸软棕榈酸软脂酸脂酸硬脂酸硬脂酸花生酸花生酸 Common NameSystematic NameFormulaCommon sourceII. Unsaturated Fatty Acids A. Monoethenoic AcidsOleicCis 9-octadecenoicC17H33COOHplant and animal fats ElaidicTrans 9-OctadecenoicC17H33COOHanimal fats B. Die

11、thenoic AcidsLinoleic9,12-OctadecadienoicC17H31COOHpeanut, linseed, and cottonseed oils C. Triethenoid AcidsLinolenic9,12,15-OctadecatrienoicC17H29COOHlinseed and other seed oilsEleostearic9,11,13-OctadecatrienoicC17H29COOHpeanut seed fats D. Tetraethenoid AcidsMoroctic4,8,12,15-OctadecatetraenoicC1

12、7H27COOHfish oilsArachidonic5,8,11,14-EicosatetraenoicC19H31COOHtraces in animal fats油酸油酸反油酸反油酸亚油酸亚油酸亚麻酸亚麻酸桐油酸桐油酸花生四烯酸花生四烯酸Common and Systematic Names of Fatty Acids Common NameSystematic NameFormulaCommon source A. Monoethenoic AcidsOleicCis 9-octadecenoicC17H33COOHplant and animal fats ElaidicTran

13、s 9-OctadecenoicC17H33COOHanimal fats B. Diethenoic AcidsLinoleic9,12-OctadecadienoicC17H31COOHpeanut, linseed, and cottonseed oils C. Triethenoid AcidsLinolenic9,12,15-OctadecatrienoicC17H29COOHlinseed and other seed oilsEleostearic9,11,13-OctadecatrienoicC17H29COOHpeanut seed fats D. Tetraethenoid

14、 AcidsMoroctic4,8,12,15-OctadecatetraenoicC17H27COOHfish oilsArachidonic5,8,11,14-EicosatetraenoicC19H31COOHtraces in animal fats亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸。缺乏会影响机亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸。缺乏会影响机体代谢，表现为上皮细胞功能异常、湿疹样皮炎、体代谢，表现为上皮细胞功能异常、湿疹样皮炎、皮肤角化不全、创伤愈合不良、对疾病抵抗力减皮肤角化不全、创伤愈合不良、对疾病抵抗力减弱、心肌收缩力降低、血小板聚集才干加强、生弱、心肌收缩力降低、血小板聚集才干加强、生长停滞

15、等。长停滞等。亚油酸和亚麻酸在体内可转化成具有重要生理亚油酸和亚麻酸在体内可转化成具有重要生理作用的作用的DHADHA又名脑黄金、又名脑黄金、AAAA等等 ，是婴儿脑部、，是婴儿脑部、视网膜发育所必需的营养素。视网膜发育所必需的营养素。LALA与与ALAALA无法由人无法由人体本身合成。亚油酸能降低血中胆固醇，防止动体本身合成。亚油酸能降低血中胆固醇，防止动脉粥样硬化，可用于预防和治疗心血管疾病。脉粥样硬化，可用于预防和治疗心血管疾病。花生四烯酸是体内合成前列腺素的前体。花生四烯酸是体内合成前列腺素的前体。以甘油酯的方式存在于深绿色植物中,是构成人体细胞的主要成分, 参与磷脂的合成与分解，可转

16、化为机体必需的生命活性因子DHA和EPA( “脑黄金)。缺乏会引起机体脂质代谢紊乱，导致免疫力降低、健忘、疲劳、视力减退、动脉粥样硬化等病症的发生。尤其是婴幼儿和青少年，缺乏-亚麻酸类物质的摄入，就会严重影响其智力正常发育。在降血脂、降血压、抗血栓、抗动脉粥样硬化、乃至提高机体免疫力和抗癌等方面的药用价值已得到充分一定。EPA(eicosapentaenoic acid)EPA(eicosapentaenoic acid)，二十碳五烯酸，二十碳五烯酸 5 5，8 8，1111，1414，1717、DHA(docosahexenoic acid)DHA(docosahexenoic acid)，

17、二十二碳六烯酸，二十二碳六烯酸 4 4，7 7，1010，1313，1616，1919，深海鱼油的特，深海鱼油的特征脂肪酸。陆地动植物几乎不含征脂肪酸。陆地动植物几乎不含DHADHA和和EPAEPA。DHADHA对脑神经传导和突触的生长发育有着极其对脑神经传导和突触的生长发育有着极其重要的作用。缺乏重要的作用。缺乏DHADHA等必需脂肪酸，将呵斥大等必需脂肪酸，将呵斥大脑发育的妨碍。脑发育的妨碍。 不仅对视力和学习才干有关，还有催眠和镇静不仅对视力和学习才干有关，还有催眠和镇静的作用。此外，的作用。此外，DHADHA在细胞膜构造中具有特殊作在细胞膜构造中具有特殊作用，妊娠用，妊娠6 6个月后，

18、胎儿视网膜中个月后，胎儿视网膜中DHADHA与花生四与花生四烯酸的比例随着胎龄而成倍添加。烯酸的比例随着胎龄而成倍添加。 Solubility in H OChain Length2Melting PointC4- 8 -C6- 4970C81675C10316C12440.55C14540.18C16630.08Fatty Acids M.P.(0C) mg/100 ml Soluble in H2OC18700.0416:0 6016:1118:06318:11618:2-518:3-1120:075F. A.M. P. (0C)20:4-50 M.P.# Double bonds脂肪酸与

19、甘油构成的最简单的脂类是甘脂肪酸与甘油构成的最简单的脂类是甘油三酯，也称为三脂酰甘油、脂肪或中性油三酯，也称为三脂酰甘油、脂肪或中性脂肪。甘油与单个脂肪酸所构成的脂称为脂肪。甘油与单个脂肪酸所构成的脂称为甘油单酯单脂酰甘油甘油单酯单脂酰甘油 monoacylglycerolmonoacylglycerol，与，与2 2个脂肪酸构成个脂肪酸构成的 酯 称 为 甘 油 二 酯的 酯 称 为 甘 油 二 酯 ( ( 二 脂 酰 甘 油二 脂 酰 甘 油diacylglyceroldiacylglycerol。甘油酯中脂肪酸为同一种脂肪酸的为单甘油酯中脂肪酸为同一种脂肪酸的为单纯甘油酯纯甘油酯(sim

20、ple glycerides)(simple glycerides)，两种或，两种或两 种 以 上 的 为 混 合 甘 油 酯两 种 以 上 的 为 混 合 甘 油 酯 ( m i x e d ( m i x e d glycerides)glycerides)。Mostly Triglycerides: OH2C OHHC OHH2C OHHO C RHO C RHO C ROOOH2C O C ROOH2C O C RHC O C R+ 3 H2OGlycerol 3 Fatty Acids TriglyceridesMonoglyceride (a - monostearin)Digly

21、ceride (a, a - distearin) H2C OHHC OHH2C OOC (CH2)16CH3 H2C OHC OHH2C OOC (CH2)16CH3C (CH2)16CH3OTriglyceride (b - palmityl distearin) H2C OHC OH2C OOC (CH2)16CH3C (CH2)16CH3OOC (CH2)14CH3(C18)(C16)(C18)a - oleodipalmitina - oleodipalmitin1 - oleodipalmitin 1 - oleodipalmitin OleicPalmiticPalmiticOP

22、Pa - Linoleyldioleina - Linoleyldiolein1 - Linoleyldiolein 1 - Linoleyldiolein OleicLinoleicOleicLOO天然甘油酯多为混合甘油酯，构成甘油酯的脂肪酸种类很多，可以是饱和的，也可以是不饱和的，含不饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为液体，被称为油oil，含饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为固体，被称为脂肪fat，前者多见于植物体，后者多见于动物体。 甘油三酯在水相介质中呈微小油滴状独立构造，甘油三酯在水相介质中呈微小油滴状独立构造，作为代谢燃料的贮藏库，脊椎动物中这些特化的作为代谢燃料的贮藏库，脊椎动物中这些特

23、化的细胞被称为脂肪细胞细胞被称为脂肪细胞(adipcytes(adipcytes或或fat cells)fat cells)。甘油三酯还贮藏在多种植物的种子中，提供种子甘油三酯还贮藏在多种植物的种子中，提供种子萌生时所需能量及生物合成的前体物质。萌生时所需能量及生物合成的前体物质。甘油三酯因碳链长且复原度高较糖贮藏的能量甘油三酯因碳链长且复原度高较糖贮藏的能量更多二倍，甘油三酯的疏水性保证了运输中更多二倍，甘油三酯的疏水性保证了运输中不用运送额外的水化物的分量。人体脂肪组织约不用运送额外的水化物的分量。人体脂肪组织约有有15-20 kg15-20 kg甘油酯，足够数月的能量供应，相甘油酯，足够

24、数月的能量供应，相反人体能够只储存少于一天人体需求能量的糖元。反人体能够只储存少于一天人体需求能量的糖元。一些动物中，皮下储存的甘油酯不仅是一一些动物中，皮下储存的甘油酯不仅是一种能量，还可针对极低温度对生物体产生保温种能量，还可针对极低温度对生物体产生保温作用，海豹、海象、企鹅及热血的极地动物都作用，海豹、海象、企鹅及热血的极地动物都被非常丰厚的甘油酯所覆盖，冬眠的动物如被非常丰厚的甘油酯所覆盖，冬眠的动物如熊在冬眠前要积累大量的脂肪，既贮能、又熊在冬眠前要积累大量的脂肪，既贮能、又保温。保温。 甘油三酯的酯键对酸碱敏感，可被水解，甘油三酯的酯键对酸碱敏感，可被水解，脂肪在脂肪在KOHKOH

25、或或NaOHNaOH条件下加热，可产生甘油条件下加热，可产生甘油和脂肪酸的钠或钾盐，这种盐被称为皂。和脂肪酸的钠或钾盐，这种盐被称为皂。水解水解1g1g甘油三酯所需甘油三酯所需KOHKOH的的mgmg数为皂化值，数为皂化值，从皂化值的数量可略知混合脂肪酸或混合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，平均相对分子量脂肪的平均相对分子量，平均相对分子量=3=356561000/1000/皂化值。皂化值。肥皂经过构成微小聚积物胶粒而溶解肥皂经过构成微小聚积物胶粒而溶解或分散水不溶性物质到达去污目的。或分散水不溶性物质到达去污目的。 Saponification - hydrolys

26、is of ester under alkaline condition. OC ROOC RC ROH2C OHC OH2C OKOHHHHH2C OHC OH2C OR C OK+3+3Saponification # -mgs of KOH required to saponify 1 g of fat.1. 5 g in 250 ml Erlenmeyer.2. 50 ml KOH in Erlenmeyer.3. Boil for saponification.4. Titrate with HCl using phenolphthalein.Conduct blank determ

27、ination.B - ml of HCl required by Blank.S - ml of HCl required by Sample.SP# = 56.1(B -S) x N of HClGram of SampleMilk Fat210-233Coconut Oil椰子油250-264Cotton Seed Oil189-198Soybean Oil189-195 Fat Saponification #Lard猪油190-202 脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气中，遭到空气的作用，游离脂肪酸被氧化、断裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，产生难闻的恶臭味，称之酸败。中和1g油脂中游离脂肪酸

28、所耗费KOH的mg数称为酸值，可表示酸败的程度。 Number of mgs of KOH required to neutralize the Free Fatty Acids in 1 g of fat. AV = ml of KOH x N x 56Weight of Sample= mg of KOH油脂中不饱和双键与卤素发生加成反响，消费卤代脂肪酸，称为卤化作用。100g油脂所能吸收的碘的克数碘值，可以用来判别油脂中不饱和双键的多少。 Number of iodine (g) absorbed by 100 g of oil.Molecular weight and iodine n

29、umber can calculate the number of double bonds. 1 g of fat adsorbed 1.5 g of iodine value = 150.Iodine Value = (ml of Na2S2O3 volume for blank - ml of Na2S2O3 volume for sample) N of Na2S2O3 0.127g/meq 100Weight of Sample (g) CH CHCH CHClIIClIodine chloride+ IClKIKClI2I2Na2S2O3Na2S4O6NaI+22+Excess u

30、nreacted ICl Palmitoleic Acid195Oleic Acid186Linoleic Acid2173Linolenic Acid3261Fatty Acids# of Double-bondsIodine #Arachidonic Acid4320Ni的作用下，甘油酯中的不饱和双键可以与H2发生加成反响，油脂被饱和，液态变为固态，可防止酸败。 油脂中含-OH的脂肪酸可与乙酸酐或其他酰化剂作用构成相应的酯，称为乙酰化作用。1g乙酰化的油脂分解出的乙酸用KOH中和时所需KOH的mg数即为乙酰化值。 溶解度：水不溶性，也无构成高度溶解度：水不溶性，也无构成高度分散的倾向，甘油

31、二酯和甘油单酯含分散的倾向，甘油二酯和甘油单酯含-OH-OH，可构成高度分散态。，可构成高度分散态。熔点：由脂肪酸组成决议，随饱和熔点：由脂肪酸组成决议，随饱和脂肪酸数目及碳链长度的添加而添加。脂肪酸数目及碳链长度的添加而添加。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，C1C1及及C3C3的脂肪酸不同时，的脂肪酸不同时，C2C2为不对称为不对称碳，有光学活性。碳，有光学活性。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

32、少了暴露于水的疏水部分并使水相外表达最小，可构成三种聚积物：微团(micelles)、脂双分子层(bilayer)、脂质体(liposome)。 由长链脂肪酸由长链脂肪酸14-16C14-16C与长链碳醇与长链碳醇16-30C16-30C构成的酯，构成的酯，是蜂蜡的主要成分。是蜂蜡的主要成分。蜡的熔点为蜡的熔点为60-8060-80，较甘油酯的为高。，较甘油酯的为高。蜡因其防水性和巩固度有广泛运用，脊椎动物一些皮蜡因其防水性和巩固度有广泛运用，脊椎动物一些皮腺分泌的蜡质维护它们的毛发和皮肤的柔顺、光滑及腺分泌的蜡质维护它们的毛发和皮肤的柔顺、光滑及防水；鸟类尤其水鸟由口腺分泌蜡质而使它们的羽毛

33、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；一些热带植物被一层蜡质包裹以抵抗寄生物不透水；一些热带植物被一层蜡质包裹以抵抗寄生物和水分的过分蒸腾。和水分的过分蒸腾。生物的蜡有一定的药学、化装品及其他工业用途，如生物的蜡有一定的药学、化装品及其他工业用途，如用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。 Fatty acids + Long chain alcoholImportant in fruits:Natural protective layer in fruits, vegetables, etc.Added in some cases for appearance

34、 and protection.Beeswax (myricyl palmitate), Spermaceti (cetyl palmitate) OC30H61 O C C15H31 OC16H33 O C C15H31生物膜的中心构造是脂质双分子生物膜的中心构造是脂质双分子层，构成了极性分子及离子的经过屏层，构成了极性分子及离子的经过屏障。组成生物膜的膜脂有三类：障。组成生物膜的膜脂有三类：甘油磷脂类甘油磷脂类(Glycerophospholipids)鞘脂类鞘脂类(Sphingolipids)鞘磷脂和鞘糖鞘磷脂和鞘糖脂脂固醇类固醇类(Srerols)磷脂中磷脂中2分子脂肪酸与甘油的分子脂肪酸与甘油的C1及及C2上的羟基以上的羟基以酯 键 相 连 ， 成 为 膜 脂 分 子 疏 水 的 非 极 性 的 尾酯 键 相 连 ， 成 为 膜 脂 分 子 疏 水 的 非 极 性 的 尾nonpolar tail。亲水的极性的或带电的基团与。亲水的极性的或带电的基团与C3的的-OH相连，成为极性的头相连，成为极性的头polar head。磷酸与甘。磷酸与甘油油C3的的-OH 经过磷酸二酯键相连构成磷脂酸，甘油磷经过磷酸二酯键相连构成磷脂酸，甘油磷脂都是磷脂酸的衍生物，如磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇脂都是磷脂酸的衍