第2章脂类物质.ppt
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1、第二章 脂类物质,第一篇 物质篇,2.1 脂 类 一、简单脂 二、复合脂 三、萜类、类固醇及前列腺素2.2 生物膜 一、生物膜的组成和结构 二、生物膜的物质运送功能,脂类:能溶于有机溶剂而不同于水的化合物。脂类的分类:1、简单脂脂肪酸与醇所组成的酯类,分为脂、油及蜡。2、复合脂除醇类、脂肪酸外,还含有其他物质。3、萜类、类固醇及其衍生物。4、衍生脂水解产物、氧化产物。脂类的生物学功能:1、构成生物膜的重要物质。2、机体代谢所需能量的贮存形式和运输形式。3、为机体提供溶解于其中的必需脂肪酸和脂溶性维生素。4、具有营养、代谢、调节功能。5、保护作用。6、与细胞识别、种(属)特异性和组织免疫等有密切
2、关系。,2.1 脂 类,一、简单脂,(一)甘油酯类 1、结构 根据脂肪酸数,分单脂酰甘油酯、二脂酰甘油酯 和三脂酰甘油酯。三脂酰甘油酯(甘油三酰酯、油脂)结构通式:,R1、R2、R3:各脂肪酸的烃基。,脂肪酸羧基的OH与 甘油醇基的H连接形成酯键。,脂肪酸 结构:一端带有羧基的长的碳氢链。不同脂肪酸之间的区别在于碳氢链的长度、饱和与否以及双键的数目和位置。碳原子是从羧基碳(1位碳)开始编号,与羧基碳相邻的碳原子(2位碳)为碳,3位碳和4位碳分别为和碳,末端的甲基碳为碳原子或n碳原子。表示双键位置和数目的不同方法:9:表示双键在脂肪酸的第9和第10位碳之间。9:表示从碳开始计数,双键在第9为碳上
3、。例如:,部 分 脂 肪 酸,高等动、植物脂肪酸的共同特点,脂肪酸链长为1420个碳原子的占多数,且都是偶数,最常见的是16个或18个碳原子的酸。12碳以下的饱和脂肪酸大量存在于哺乳动物的乳脂中。饱和脂肪酸中 最常见的是软脂酸和硬脂酸。不饱和脂肪酸中最常见的是油酸。高等植物和低温生活的动物中,不饱和脂肪酸的含量高于饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸的熔点低。单不饱和脂肪酸的双键位置一般在910位碳之间;多不饱和脂肪酸中的一个双键一般也位于910位碳之间,其他双键位于9位碳和碳氢链的末端甲基之间,且在两个双键之间往往存在一个亚甲基。少数植物的不饱和脂肪酸中含有共轭双键:(-CH
4、=CH-CH=CH-),细菌所含的脂肪酸种类比高等动、植物的少得多,且绝大多数为饱和脂肪酸。细菌的不饱和脂肪酸只有一个双键,哺乳动物体内能够合成饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸,但不能合成亚油酸、亚麻酸。,不饱和脂肪酸几乎都具有相同的几何构型,且都属于顺式,只有极少数的属于反式。,甘油,与水或乙醇可任意比例互溶。不溶于乙醚、氯仿及苯。甘油在脱水剂(如硫酸氢钾、五氧化二磷)存在下加热,生成丙烯酸,成为有刺激性臭味的气体。此反应可用于鉴定甘油。,2、甘油三酰酯的理化性质,(1)物理性质,无色、无味、无臭,呈中性,不溶于水,溶于脂溶剂。在有乳化剂存在下,油脂能和水混合成乳状液。脂肪能溶解脂溶性维生素和某些
5、有机物质。不饱和脂肪的折光率一般比饱和脂肪高,饱和脂肪分子质量高的,折光率也高。因此,测定脂肪的折光率可以判断脂肪分子中脂肪酸的分子质量。,(2)化学性质,水解和皂化,脂肪能被酸、蒸汽及酯酶水解。产生甘油及脂肪酸。,如果是碱作用,则得甘油和脂肪酸盐(皂),碱水解脂肪也叫皂化。,皂化价皂化1g脂肪所需的KOH的毫克数。,氢化和卤化,不饱和脂肪在有催化剂(如Ni)的作用下,脂肪酸上的双键可加氢而饱和氢化。(棉子油、豆油、菜籽油部分氢化制成半固体脂肪)溴、碘同样可加入不饱和双键上产生饱和卤化脂卤化。碘价100g脂类样品所能吸收碘的克数。,氧化,脂肪中不饱和脂肪可被分子氧或活性氧氧化,生成脂肪酸过氧化
6、物。,酸败,天然油脂暴露在空气中经相当长的时间后败坏而发生臭味酸败。,酸价中和1g脂类的游离脂肪酸所需的KOH克数。,酸败原因:一是水解:光、热或微生物作用可水解脂类。放出自由脂肪酸,低分子脂肪酸有臭味。二是氧化:空气中氧将脂肪中不饱和脂肪酸氧化,产生有臭味的醛和酮类物质。,乙酰化,含羟基的甘油酯和醋酸酐作用生成乙酰化酯(乙酰基与OH基结合)。,羟基化甘油酯,乙酰化甘油酯,醋酸酐,乙酰价:中和由乙酰酯经皂化释放出的乙酸所需的的毫克数。,(二)蜡,蜡是脂肪酸与高级脂肪醇形成的酯。天然的蜡中往往含有一些游离的脂肪酸和脂肪醇。蜡在常温时是固体,能溶于醚、苯、三氯甲烷等有机溶剂。蜡既不被脂肪酶水解,也
7、不易皂化。蜡和它的脂肪醇在水中都不溶解。动植物中(如昆虫)、水果以及植物各器官的表面通常有一薄层的蜡存在,有防止水的侵蚀与蒸发的作用。蜂蜡是软脂酸与三十碳醇所成的酯。,二、复合脂,除含有醇类、脂肪酸外,还含有其他物质的脂复合脂。如:磷脂、糖脂、脂蛋白等。,(一)磷脂为含磷酸的复合脂。是细胞膜的重要成分。分为甘油醇磷脂和鞘氨醇磷脂。,、甘油醇磷脂,是由甘油、脂肪酸、磷酸和其他基团(如胆碱、乙醇胺、丝氨酸、脂性醛基、脂酰基或肌醇等)组成。是磷脂酸的衍生物。,甘油醇磷脂的通式:、:脂酰基的碳氢基。:其他基团。、:甘油碳链立体专一序数(、位置不能交换)。所有甘油衍生物的名称前应冠以符号。如:磷酸甘油磷
8、酸甘油,()磷脂酰胆碱(卵磷脂),结构:含甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱等基团,结构和三脂酰甘油不同的是1个脂酰基被磷酰胆碱基所代替。磷脂酰胆碱有 型与型之分,型即磷酰胆碱基连接在甘油的第3碳位上,型的磷酰胆碱基连接在第碳位上。基如在甘湍碳链左边则称磷脂酰胆碱。自然界存在的为磷脂酰胆碱。磷脂酰胆碱的磷酸上的和胆碱基上的基都可离解,因此又可写成两性离子型。,性质:,两亲化合物同一种分子含有极性端和非极性端的化合物。,脂肪酸常见的有:软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸。,极性头部,疏水尾部,()磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸(脑磷脂),结构:结构和卵磷脂相似,只是以乙醇胺和丝氨酸代替胆碱。,性
9、质:和卵磷脂相似,但卵磷脂溶于乙醇,而脑磷脂不溶于乙醇,可将二者分离开。,脂肪酸常见的有:软脂酸、硬脂酸、油酸及少量的二十碳四烯酸。,(二)糖脂,糖脂:一个或多个单糖残基与单脂酰甘油或二脂酰甘油的羟基,或与鞘氨醇或神经酰胺上的羟基以糖苷键相连所形成的化合物。,(三)脂蛋白,脂蛋白可根据其蛋白质组成大致分为:核蛋白类、磷蛋白类和单纯蛋白类。,三、萜类、类固醇和前列腺素,(一)萜类,属于异戊二烯衍生物。,萜类根据异戊二烯的数目分类。由两个异戊二烯构成的称为单萜,3个异戊二烯构成的称为倍半萜,4个异戊二烯构成的称为二萜。植物中的萜类多数有特殊气味,VA、VE、VK等都属于萜类。,异戊二烯分子结构,(
10、二)类固醇,1、固醇类 分为:动物固醇、植物固醇和酵母固醇。(1)动物固醇 胆固醇:又称胆甾醇。占脑固体物质的17%,胆结石几乎都是由胆固醇构成。胆固醇易溶于乙醚、氯仿、苯及热乙醇,不能皂化。7-脱氢胆固醇:存在于动物皮下,在紫外线作用下生成维生素D3。(2)植物固醇 是植物细胞的重要组分,不能为动物吸收利用。(3)酵母固醇 存在于酵母、霉菌中,2、固醇衍生物,典型代表:胆汁酸、强心苷、睾酮、雌二醇、孕酮和维生素D。人胆汁中含有3种不同的胆汁酸:胆酸、脱氧胆酸和鹅脱氧胆酸。胆酸与脂肪酸或其他脂类形成盐类。胆酸是乳化剂,能降低水和油脂的表面张力,使肠腔内油脂乳化成微粒,增加油脂与消化液中脂肪酶的
11、接触面积,便于油脂的消化吸收。,2.2 生 物 膜,biological membrane所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界环境分开。这层膜称细胞膜(原生质膜或质膜)。另外,大多数细胞中还含有许多内膜系统,组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如,线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。构成这些细胞器的膜称为胞内膜。,细胞的外周膜以及内膜系统通称为生物膜。,生物膜的功能,1、生物膜结构是细胞结构的基本形式,为细胞内很多生物大分子的有序反应和整个细胞的区域化提供了必需的结构基础。使各个细胞器和亚细胞结构既各自具有恒定、动态的内环境又相互联系、相互制约,从而使整个细胞活动有条不紊、协
12、调一致的进行。2、在物质运输、能量转换、细胞识别、细胞免疫、神经传导、代谢控制等许多重要过程中以及激素和药物的作用、肿瘤的发生等都与生物膜有关。,一、生物膜的组成和结构,生物膜的组成 主要由脂质(主要是磷脂和胆固醇)、蛋白质(包括酶)和多糖类组成,还含有水和金属离子等。生物膜的组成,因膜的种类不同而有很大的差别。一般来讲,功能复杂或多样的膜,蛋白质占的比例较大;相反,功能越简单,膜蛋白的种类和含量就越少。,(一)生物膜的化学组成,1、脂质(Lipid),脂质是构成生物膜最基本的结构物质脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等,其中以磷脂为主要成分。,磷脂(Glycerophospholipids),主要是
13、磷酸甘油二脂。甘油中第1,2位碳原子与脂肪酸酯基(主要是含16碳的软脂酸和18碳的油酸)相连,第3位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂,其磷酸酯基组成也不相同。,(1)脂质的种类,磷脂分子中含有极性基团(磷酰胆碱、磷酰胆胺、磷酰丝氨酸等)-极性头部,又含有非极性基团(脂肪酰基的烃链、鞘氨醇的烃链)-疏水尾部。,磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链,是优良的两亲性分子,磷脂的两亲性结构,极性端,非极性端,磷脂的结构类型,磷脂的特点,磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性的脂肪酸链,是优良的两亲性分子。磷脂分子在水溶液中,由于水分子的作用,能够形成双层脂膜结构或微团结构。磷酸甘油二脂在水
14、溶液中主要是形成双层脂膜。磷脂的这种性质,使它具有形成生物膜(双层脂膜)的特性。,糖脂(Glycosphingolipids),糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。糖脂主要是甘油醇糖脂和鞘氨醇糖脂,分布在细胞膜外侧的单分子层中。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。结构为:,脑苷脂的分子结构,鞘氨醇磷脂的结构,脑苷脂中所含的高级脂肪酸,脑苷脂中所含的高级脂肪酸有:二十四酸、二十四烯酸和-羟二十四酸等。这些脂肪酸以酰胺键形式与神经鞘氨醇中的氨基相连。细菌和植物的细胞膜中糖脂含量较多。这类糖脂结构比较复杂,主要为甘油的衍生物。糖脂分子中也含有亲水基团(糖基)和疏水基团(鞘氨醇R基和脂肪酸R基)。,胆固醇(
15、Sterols),胆固醇是一种类脂化合物,在生物膜中含量较多。,胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内,对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用,有利于保持膜的流动性和降低相变温度。,(2)膜脂分子在水溶液中的存在形式,组成生物膜的脂质种类多,但有共同的结构特点:都是两性分子;分子中疏水基团占的比例大。这使他们在水中容易自动聚集成微团结构或片状双分子层结构。,微团结构:膜脂分子的疏水尾尽量避开水,藏在中央;极性头部与水亲和,露在外面。直径最大可达20nm。片状双分子层结构:膜脂分子的疏水尾相互亲和指向双分子层内部,极性头部露在片层两侧的面上,面向水。双层微囊结构:片状双分子层结构中脂分子疏水尾间
16、的疏水力、范德华力、极性头与水分子间的静电力、氢键等作用力,促使片状双分子层结构自我融合,使疏水尾全部藏于双分子层内部的非极性环境中,形成连续的、封闭的双分子囊泡。与微团结构不同,内部有水溶液。(微囊内外都是水相),2、膜蛋白质,生物膜中含有多种不同的蛋白质,通常称为膜蛋白。根据它们在膜上的定位情况,可以分为:外周蛋白和内在蛋白。膜蛋白具有重要的生物功能,是生物膜实施功能的基本场所。膜蛋白都是功能蛋白:有的是受体蛋白;有的是运送蛋白;有的是酶类。蛋白质含量越高,种类越多,膜的功能越复杂。,外周蛋白(peripheral protein),这类蛋白约占膜蛋白的2030%,分布于双层脂膜的外表层,
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