脂类化学.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 脂类化学,脂类概述,脂类的结构,脂类的理化性质,1,2,3,第一节 脂类的概念和分类,概念：,脂类,是脂肪和类脂的总称，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其,化学本质,是,脂肪酸,和,醇,所形成的酯类及其衍生物。,脂类就是动植物的油脂。,动物腹腔的脂肪组织、肝组织、神经组织和植物中油料作物的种子等的脂质含量都特别高。,4,二、脂质的分类,（一）按化学组成脂质大体上可分为两大类：,1.,单纯脂质：,是由脂肪酸和醇形成的酯。,2.,复合脂质：,除含脂肪酸和醇外，尚有其他非脂,分子的成分。,3.,衍生脂：单纯脂、复合脂的衍生物，如脂蛋白、脂多糖、甘油等。,5,1.,单纯脂质,(simple lipid),单纯脂质是由脂肪酸和醇形成的酯。它又可分为：,甘油三酯：由,3,分子脂肪酸和,1,分子甘油,组成；,(2),蜡：主要由长链脂肪酸和长链醇或固醇,组成。,6,2.,复合脂质,(compound lipid),复合脂质按非脂成分的不同可分为：,(1),磷脂,它们的非脂成分是磷酸和含氮碱,(,如胆碱，乙醇胺,),。,磷脂根据醇成分的不同，又可分为,甘油磷脂,和,鞘氨醇磷脂,(,简称鞘磷脂,),；,7,(2),糖脂 其非脂成分是糖,(,单己糖、二己糖等,),，,并因醇成分不同，又分为鞘糖脂,(,如脑苷脂，神经节苷脂,),和甘油糖脂。,鞘氨醇磷脂和鞘糖脂合称为鞘脂类,(sphingolipid),。,8,1,提供能量,人体内氧化,1g,脂肪可得到,38KJ,热能,氧化,1g,糖或蛋白质只能得到,17KJ,热能,2,保护作用和御寒作用,3,为脂溶性物质提供溶剂，促进人及动物体吸收脂溶性物质。,4,构建生物膜。,脂类的主要生理功能,9,三酰甘油主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等处的脂肪组织中，是储备能源的主要形式。三酰甘油作为能源储备有以下优点：,1.,可大量储存 在三大类能源物质中，只有三酰甘油能大量储备。体内糖原的储量少（不到体重的,1,），储存期短（不到半天），而三酰甘油储量可高达体重的,10,20,以上，并可长期储存。,2.,功能效率高 由于脂肪酸的还原态远高于其他燃料分子，所以体内氧化三酰甘油的功能价值可高达,37Kj/g,，而氧化糖和蛋白质分别只有,17,和,16Kj/g,。,3.,占空间少 可以无水状态存在。而,1,克糖原可以结合,2,克水，所以,1,克无水的脂肪储存的能量是,1,克水合的糖原的,6,倍多。,4.,还有绝缘保温、缓冲压力、减轻摩擦振动等保护功能。,10,一种陆生候鸟从新英格兰迁飞到西印度群岛，要连续飞越,2400,公里海洋，以,40,公里的时速持续飞行,60,小时。在这个过程中，其体内的蛋白质几乎不分解，完全由脂肪水解提供能量和水。留鸟一般很瘦，脂肪率（脂肪干重,/,非脂肪部分干重）约为,0.3,，而候鸟在迁飞前脂肪率可达到,3,左右。假设其体重为,4,克，则脂肪为,3,克，如用糖原来储存这部分能量，则需增加体重,15,克，可能永远飞不起来。,11,三、脂类的生理功能,1.,贮存能量：,属于这一类的是三酰甘油和蜡。脊椎动物的称脂肪细胞，贮存大量的三酰甘油，几乎充满细胞。许多植物的种子中存在三酰甘油，为种子发芽提供能量和合成前体。某些动物贮存在皮下的三酰甘油不仅作为能储，而且作为,抗低温,的绝缘层。还起,防震,的填充物作用。,人体内氧化,1g,脂肪可得到,38KJ,热能,氧化,1g,糖或蛋白质只能得,17KJ,热能,12,三、脂类的生理功能,在海洋的浮游生物中蜡是代谢燃料的主要贮存形式。蜡还有排斥水的作用。脊椎动物的某些皮肤腺分泌蜡以,保护,毛发和皮肤、使之柔韧、润滑并防水。鸟类，特别是水禽，从它们的尾羽腺分泌蜡使羽毛能,防水,。冬青、杜鹃花和许多热带植物的叶覆盖着一层蜡,以防寄生物侵袭和水分的过度蒸发,。,13,三、脂类的生理功能,2.,结构脂质：,细胞的质膜，核膜和各种细胞器的膜总称为生物膜。主要是由磷脂类构成的双分子层。参与脂双层构成的膜脂还有固醇和糖脂。脂双层的表面是亲水部分，内部是疏水烃链。脂双层有屏障作用，使膜两侧的亲水性物质不能自由通过，这对维持细胞正常的结构和功能是很重要的,14,三、脂类的生理功能,3.,活性脂质：,贮存脂质和结构脂质是较大量的细胞成分；活性脂质是小量的细胞成分，但具有专一的重要生物活性。,类固醇,中很重要的一类是类固醇激素，包括雄性激素、雌性激素和肾上腺皮质激素。,萜类,化合物包括对人体和动物的正常生长所必需的脂溶性维生素,A,、,D,、,E,、,K,和多种光合色素,(,如类胡萝卜素,),。,15,2025/12/15 周一,第二节 脂肪,的化学与应用,16,17,18,脂肪酸的种类,脂肪酸,饱和脂肪酸,：软脂酸（,16C,）、硬脂酸（,18C,）。,不饱和脂肪酸,含,1,个双键（油酸）,含,2,个双键（亚油酸）,含,3,个双键（亚麻酸）,含,4,个双键（花生四烯酸,）,19,脂肪酸,饱和脂肪酸,：软脂酸（,16C,）、硬脂酸（,18C,）。,不饱和脂肪酸,含,1,个双键（油酸）,含,2,个双键（亚油酸）,含,3,个双键（亚麻酸）,含,4,个双键（花生四烯酸,）,脂肪酸的种类,20,脂肪酸的种类,（饱和脂肪酸）,21,脂肪酸的种类,（不饱和脂肪酸）,22,2,、脂肪酸的物理性质,因为不饱和脂肪酸的熔点比相应的饱和脂肪酸低，所以一般三酰甘油中，不饱和脂肪酸含量较高者在室温时为液态，俗称油，如棉籽油的不饱和脂肪酸占,75,。而饱和脂肪酸含量高的三酰甘油在室温时通常为固态，俗称脂，如牛脂中饱和脂肪酸占,60,70,。天然油脂都是多种油脂的混合物，没有固定的熔点和沸点，通常简称为油脂。硬脂酸熔点为,70,，油酸熔点为,14,。相应的，三硬脂酸甘油酯的熔点是,60,，而三油酸甘油酯的熔点是,0,。,23,必需脂肪酸（,essential fatty acid,）,人体及哺乳动物能制造多种脂肪酸，但不能合成,亚油酸和亚麻酸,。因为这两种脂肪酸对人体功能是必不可少的，但必须由膳食提供，因此被称为,必需脂肪酸,24,三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三脂，其化学通式如下：,动、植物油脂的化学本质是酰基甘油，其中主要是三酰甘油；此外，还有二酰甘油，单酰甘油。常温下，呈液态的酰基甘油称为油，呈固态的称为脂。,二、甘油三酯的结构与性质,25,1,、三酰甘油的物理和化学性质,1.,物理性质,(1),颜色和气味,纯的三酰甘油是无色、无嗅、无味的稠性液体或蜡状固体。,天然油脂的颜色来自溶于其中的色素物质,(,如类胡萝卜素,),；气味少数是由于油脂中的挥发性短链脂肪酸所致，一般是由于非油脂成分引起的。,26,一、三酰甘油的物理和化学性质,(2),密度和溶解度,三酰甘油的密度均小于水，不溶于水，略溶于低级醇，易溶于乙醚、氯仿、苯和石油醚等非极性有机溶剂（称脂溶剂）。,(3),熔点,天然油脂由于都是多种三酰甘油的混合物，因此没有明确的熔点，只有一个大概范围。三酰甘油的,熔点与其脂肪酸组成有关,，一般随组分中不饱和脂肪酸,(,双键数目,),和低相对分子质量脂肪酸的比例增高而降低。,27,2.,化学性质,（,1,）水解与皂化,三酰甘油能在酸、碱或脂酶,(1ipase),的作用下水解为脂肪酸和甘油。如果在碱溶液中水解，产物之一是脂肪酸的盐类,(,如钠、钾盐,),，俗称,皂,；油脂的碱水解作用称皂化作用。,皂化,1g,油脂所需的,KOH mg,数称为皂化值。,28,A,氢化（硬化）：,CH,CH,Ni or Pd or Pt,加氢,CH,2,CH,2,由不饱和脂酸产生的性质,B,碘化：,CH,CH,I,2,CH,CH,I,I,碘值（价）,:100g,脂肪能吸收碘的,g,数。,碘值大，表示油脂中不饱和脂肪酸含量高，即不饱和程度高。,29,C,氧化,温和条件下氧化（如空气）,过氧化物,某些油在空气中放置，表面能生成一层干燥而有韧性的薄膜，这种现象叫做干化。,30,D,酸败（,rancidity,）,酸败的概念,:,水解性酸败：由于光、热或微生物的作用，使油脂水解生成脂酸，低级脂酸有臭味，称水解性酸败。,氧化性酸败：由于空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产生醛和酮等，称氧化性酸败。,酸值（价）：中和,1g,油脂中的自由脂酸所需,KOH,的,mg,数。,酸价是衡量油脂质量的指标之一,。,31,蜡（,wax,）,蜡是不溶于水的固体，由高级脂肪酸和长链脂肪族一元醇或固醇构成的酯。,蜡酸如月桂酸,(C,12,),、豆蔻酸,(C,14,),、蜡酸,(C,26,),蜂花酸,(C,30,),等，通式为,CH,3,(CH,2,),n,COOH,。,蜡醇通式为,CH,3,(CH,2,),n,CH,2,OH,，如,C,16,、,C,30,等。,温度较高时，蜡是柔软的固体，温度低时变硬。蜡在皮肤、羽毛、果实表面及昆虫的外骨骼上起保护作用。,蜂蜡是软脂酸,(C16),和有,26,34,个碳的蜡醇形成的酯。羊毛脂是脂肪酸和羊毛固醇形成的酯。,32,33,第三节,磷 脂,34,磷脂的功能,磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂两类；它们主要参与细胞膜系统的组成，少量存在于细胞的其他部位。,甘油磷脂是第一大类膜脂，鞘脂类（包括鞘磷脂和鞘糖脂）是第二大类膜脂。,35,（一）磷脂（,phospholipid or phosphatide,）,1,甘油醇磷脂（,glycerophosphatide,）,甘油醇磷脂通式,复合脂（,complex lipid or compound lipid,）,36,甘油磷脂中最常见的是卵磷脂和脑磷脂。动物的心、脑、肾、肝、骨髓以及禽蛋的卵黄中，含量都很丰富。,37,鞘磷脂,鞘磷脂即鞘氨醇磷脂，在高等动物的脑髓鞘和红细胞膜中特别丰富，也存在于许多植物种子中。,鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱组成。,38,鞘氨醇（,sphingomyelin,）,鞘氨醇,(Sphingosine),39,磷脂酰胆碱（,phosphatidyl Choline,PC,）：,也称卵磷脂（,lecithin,）,几种重要的甘油醇磷脂的结构,40,胆碱具有碱性、醇性。,胆碱,可控制肝脏脂肪代谢，防止脂肪肝的形成。,磷脂酰胆碱可控制肝脏脂肪代谢，防止脂肪肝的形成。,41,磷脂酰乙醇胺：（,phosphatidyl ethanolamine,）,也称脑磷脂（,cephalin,）,X:,乙醇胺,脑磷脂最先是从脑和神经组织中提取出来，所以称为脑磷脂。是磷脂酰乙醇胺。脑磷脂的结构与卵磷脂相似，只是,X,基不同。与凝血有关。,卵磷脂和脑磷脂可从动物的新鲜大脑及大豆中提取。,42,容易氧化,溶解度,磷脂,丙硐,乙醇,乙醚,磷脂酰胆碱,不溶,溶,溶,磷脂酰乙醇胺,不溶,不溶,溶,鞘氨醇磷脂,不溶,溶（在热乙醇中）,不溶,甘油醇磷脂的性质,可解离成两性离子型或带电荷的分子,以磷脂酰胆碱为例,43,44,pH7,时，几种常见的甘油醇磷脂的净电荷,磷脂,磷酸基团,X,基团,净电荷,磷脂酰胆碱,-,+,0,磷脂酰乙醇胺,-,+,0,磷脂酰丝氨酸,-,+,，,-,-1,磷脂酰肌醇,-,0,-1,45,磷脂分子中有极,性头和非极性尾,凡分子中含有极性基和非极性基的化合物称两亲化合物（,amphipathic compound,）,46,（,1,）结构：,phospho-,鞘氨醇磷脂,以鞘磷脂（,sphingomyelin,）为例，鞘磷脂由鞘氨醇、脂酸、磷酸及胆碱组成。,47,与甘油醇磷脂的相同点,可解离成两性离子型或带电荷的分子,两亲化合物,鞘氨醇磷脂的性质,48,细胞及细胞器表面覆盖着一层极薄的膜，统称生物膜。生物膜主要由脂类和蛋白质组成，脂类约占,40,，蛋白质占,60,。不同种类的生物膜中二者比例变化很大。,膜中的脂类主要是磷脂、胆固醇和糖脂（动物是糖鞘脂，植物和微生物是甘油酯）。,49,糖脂（,glycolipid,）,糖与脂类以糖苷键相连形成的化合物称为糖脂。,糖鞘脂是细胞膜的组分，其糖结构突出于质膜表面，与细胞识别和免疫有关。位于神经细胞的还与神经传递有关。,50,脑苷脂（脑糖脂）（,cerebroside,）,51,（一）固醇的结构,1,天然固醇的通式,固醇是环戊烷多氢菲的衍生物,固醇（,sterol,）：也称甾醇,类固醇都含有环戊烷多氢菲结构，不能皂化。其中固醇是在核的,3,位有一个羟基，在,17,位有一个分支烃链。,52,2,、,-,型异构体,-,型固醇,-,型固醇,53,胆固醇（,cholesterol,）,1,、分布：,2,、结构：,Cholesterol,54,是环状高分子一元醇，分布很广，可游离存在或与脂肪酸成酯。,动物固醇 多以酯的形式存在。胆固醇,(Cholesterol),是脊椎动物细胞的重要成分，胆石几乎全是由胆固醇构成的。,胆固醇是高等动物生物膜的重要成分，占质膜脂类的,20,以上，占细胞器膜的,5,。其分子形状与其他膜脂不同，极性头是,3,位羟基，疏水尾是,4,个环和,3,个侧链。它对调节生物膜的流动性有一定意义。,胆固醇还是一些活性物质的前体，类固醇激素、维生素,D3,、胆汁酸等都是胆固醇的衍生物。维生素,D3,是由,7-,脱氢胆固醇经日光中紫外线照射转变而来的。,55,7-,脱氢胆固醇,胆固醇可变为一,些重要的化合物,56,ergosterol,麦角固醇（,ergosterol,）,57,要点回顾,脂类的概念及生物学功能,脂肪的结构及性质,磷脂、固醇的结构特点及功能,58,本章作业,构成生物膜的脂类主要有哪些？这些脂类结构有什么特点？,皂化值和碘值是怎样定义的？他们的大小放映了脂肪的什么性质？,59,第五节 萜和类固醇,60,萜和类固醇与前述的各类脂质不同，,一般不含脂肪酸,，属不可皂化脂质。它们在生物体内含量虽不多，但不少是重要的活性脂质,。,61,一、萜,(terpene),萜分子的碳架可看成是由两个或多个,异戊二烯,单位连接而成。连接方式一般是头尾相连，也有尾尾相接的。形成的萜类可以是直链的，也可以是环状分子；可以是单环、双环和多环化合物。,62,1.,萜的分类：,根据所含的异戊二烯的数目、萜可分为单萜、双萜、三萜和多萜等。,由两个异戊二烯（碳原子数为,C10,）构成的萜称,单萜,，,由,3,个异戊二烯（,C15,）构成的称,倍半萜,，,由,4,个异戊二烯（,C20,）构成的称,双萜,，,其余依此类推。,63,二、类固醇结构特点,(steroid),也称甾类，这类化合物的结构以,环戊烷多氢菲,为基础。是由,3,个六元环,(A,、,B,、,C,环,),和一个五元环,(D,环,),组合而成。在环戊烷多氢菲的,A,，,B,环之间和,C,，,D,环之间各有一个甲基,(18,，,19),，称角甲基，,带有角甲基的环戊烷多氢菲称,甾核，是类固醇的母体,。,64,甾核碳原子的编号从,A,环开始。,65,胆固醇,(Cholesterol),66,1.,分布及特性,胆固醇在脑、肝、肾和蛋黄中含量很高，它是最常见的一种动物固醇。,胆固醇主要存在于动物细胞，参与膜的组成，质膜中的含量比细胞器膜中的多。,胆固醇也是血中脂蛋白复合体的成分；并与粥样硬化有关，它是动脉壁上形成的粥样硬化斑块成分之一。,存在于皮肤中的,7-,脱氢胆固醇在紫外线作用下转化为维生素,D,胆固醇也是类固醇激素和胆汁酸的前体。,胆固醇除人体自身合成外，尚可从膳食中获取。胆固醇既是生理必需的，但过多时又会引起某些疾病。例如胆结石症的胆石几乎是胆固醇的晶体，又如冠心病患者血清总胆固醇含量很高，超过正常值,(3.30,6.20mmol,L),上限。因此必须控制膳食中的胆固醇量。,67,胆固醇高会导致什么疾病？,高胆固醇容易引起高胆固醇血症和动脉硬化，是冠心病、心脏猝死的重要危险因素。它能,：,诱发高血压。,研究发现高胆固醇可增加高血压的发生概率，原因在于高胆固醇使血管的弹性下降，阻力增高，致使血压上升。,危害肾脏。,总胆固醇值较高者的肌酐值上升的可能性比常人增加,2,倍以上，而且肾小球滤过率相应下降。高胆固醇者与肾衰竭之类肾病结缘的危险明显加大。,促发前列腺癌。,前列腺癌相关因素包括年龄、人种、家族史等，但科学家新近发现前列腺癌与高胆固醇也有牵连。高胆固醇可能在前列腺癌的发病过程中扮演了不光彩的角色。,损害骨骼。,原因是胆固醇水平较高会促进骨质分解，造成骨质疏松。,促发牙周病。,高胆固醇可使牙与牙龈间的沟隙增大，致使防止细菌进入沟隙的细胞失去功能，细菌大量进入沟隙而致牙周病发生，或使原有的牙周病恶化。,长时间的高胆固醇可引起心脏血流量不足，供应大脑的血流量随之减少，使得耳神经的营养和能量不足，因而出现耳鸣,(,耳朵嗡嗡响,),或耳闷,(,耳朵有堵塞感,),，听力下降。,68,三、固醇衍生物,动物中从胆固醇衍生来的类固醇包括,5,类激素：雄激素、雌激素、孕酮、糖皮质激素和盐皮质激素。维生素,D,和胆汁酸。,植物和昆虫产生的蜕皮激素；,蟾蜍腮腺毒液中分离的蟾毒素都是类固醇物质。,胆汁酸是在肝内由胆固醇直接转化而来。人体内每天合成胆固醇约,1-1.5,克，其中约,0.4-0.6g,在肝内转变为胆汁酸。,胆汁酸是机体内胆固醇的主要代谢终产物。,69,第六节 脂蛋白,(1ipoprotein),70,脂蛋白的组成和功能,脂蛋白是由脂质和蛋白质以非共价键,(,疏水相互作用、范德华力和静电引力,),结合而成的复合物。脂蛋白中的蛋白质部分称,载脂蛋白,(apolipoprotein,，,apo),。,脂蛋白广泛存在于血浆中，因此也称血浆脂蛋白。大多数脂质在血液中的转运是以脂蛋白复合体形式进行的。,71,