第三章 脂類化合物

1、華東理工大學(xué)生物化學(xué)精品課程組上海市精品課程系列3.1 脂類的概念3.3 磷脂類3.4 萜類和類固醇類3.5 前列腺素及蠟類3.6 結(jié)合脂類3.7 生物膜的結(jié)構(gòu)和功能3.2 脂酰甘油類3.1 脂類的概念p脂類是生物體中的重要有機(jī)物，其共同點(diǎn)是脂溶性不溶于水，只溶于苯、乙醚、氯仿及石油醚等有機(jī)溶劑p脂質(zhì)的分類p脂質(zhì)的生物功能(一) 按其皂化性質(zhì)分類(二) 按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分類返回按脂類的皂化性質(zhì)分類 可皂化脂類： (1) 中性脂肪：甘油一脂，甘油三脂等 (2) 磷脂類：甘油磷脂和鞘磷脂 (3) 蠟：長(zhǎng)鏈脂肪酸與長(zhǎng)鏈醇形成的脂 非皂化脂類： (1) 萜類（異戊二稀的衍生物） (2) 類固醇類（環(huán)戊烷多

2、氫菲的衍生物） (3) 前列腺素（20碳不飽和脂肪酸的衍生物）返回按脂類的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 單純脂類：由脂肪酸和醇形成的脂 復(fù)合脂類：除上述物質(zhì)之外還有其他物質(zhì)如磷脂、糖苷脂等。 異戊二烯系脂類：萜類，類固醇類 衍生脂類：如脂肪酸的衍生物前列腺素 結(jié)合脂類：如糖脂、脂蛋白返回脂質(zhì)的生物功能 生物膜的組分 是碳及能量的主要儲(chǔ)存形式 作為緩沖屏障以防止熱、電及機(jī)械沖擊 保護(hù)機(jī)體表面以防止感染及水分的過(guò)度丟失 溶解一些維生素及激素 是其他重要生理活性物質(zhì)的前體 參與細(xì)胞識(shí)別，是與免疫有關(guān)的細(xì)胞表面物質(zhì)返回3.2 脂酰甘油類p脂酰甘油又可稱為?；视王ィ粗舅岷透视退纬傻孽?。其中甘油三酯是脂類中最豐富

3、的一類。返回p脂肪酸p甘油p甘油三酯甘油示意圖脂肪酸 脂肪酸是具有長(zhǎng)碳?xì)滏満鸵粋€(gè)羧基末端的有機(jī)物的總稱，分飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。脂肪酸低級(jí)脂肪酸： 碳原子數(shù)小于10的脂肪酸；熔點(diǎn)偏低，常溫下呈液態(tài)高級(jí)脂肪酸： 碳原子數(shù)大于10的脂肪酸；常溫下為固體幾種天然脂肪中的脂肪酸含量其中飽和脂肪酸的含量影響脂肪的熔點(diǎn)。脂肪酸的共性1、一般為偶數(shù)碳原子2、絕大多數(shù)不飽和脂肪酸中的雙鍵為順式3、不飽和脂肪酸雙鍵位置有一定的規(guī)律性4、動(dòng)物的脂肪酸是直鏈的，所含雙鍵可多達(dá)6個(gè)；細(xì)菌中還含有支鏈的、羥基的和環(huán)丙基的脂肪酸；植物脂肪酸中有含炔基、環(huán)氧基、酮基等5、脂肪酸分子的碳鏈越長(zhǎng)，熔點(diǎn)越高；不飽和脂肪酸的熔

4、點(diǎn)比同等鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸的熔點(diǎn)低返回甘油三酯甘油三酯的結(jié)構(gòu)示意圖甘油三酯的性質(zhì) 甘油三酯性質(zhì)與其中的脂肪酸性質(zhì)有關(guān)（如熔點(diǎn)：組分中的脂肪酸碳鏈越長(zhǎng)、飽和度越高則熔點(diǎn)越高） 皂化與皂化值：可用來(lái)推算油脂的平均分子量 酸敗與酸值：測(cè)游離脂肪酸含量，表示油脂品質(zhì)好壞 鹵化與碘值：可用來(lái)測(cè)定油脂中脂肪酸的不飽和度返回3.3 磷脂類p磷脂類是分子中含磷酸的復(fù)合脂，包括含甘油的甘油磷脂和含鞘氨醇的鞘磷脂兩大類，它們是生物膜的重要成分。p磷脂的結(jié)構(gòu)u甘油磷脂u鞘磷脂p磷脂的性質(zhì)返回甘油磷脂 甘油磷脂均有一個(gè)Sn-甘油-3-磷酸主鏈，甘油C1和C2位上羥基通常被脂肪酸所酰化。不同類型的甘油磷脂常見(jiàn)甘油磷脂的極

5、性頭部和電荷量返回鞘磷脂 鞘磷脂是由鞘氨醇、脂肪酸、磷酸、膽堿等組成的脂類。（鞘氨醇）（鞘氨醇）（X可以是各種含磷酸取代基）可以是各種含磷酸取代基）鞘脂類的基本結(jié)構(gòu)鞘脂類的基本結(jié)構(gòu)鞘磷脂 鞘磷脂對(duì)細(xì)胞膜的微控功能十分重要，可調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子受體并為微生物、微生物毒素和病毒提供結(jié)合位點(diǎn)。 胞外藥物可通過(guò)激活鞘磷脂酶水解鞘磷脂，從而釋放神經(jīng)酰胺，通過(guò)其調(diào)節(jié)多種酶的功能其它鞘脂類(如糖鞘脂)返回磷脂的性質(zhì)(1) 兩性分子磷脂的性質(zhì)返回(2) 水解作用3.4 萜類和類固醇類p萜和類固醇與前述的各類脂質(zhì)不同，一般不含脂肪酸，屬不可皂化脂質(zhì)。p萜類化合物u萜類化合物屬于簡(jiǎn)單脂類，不含脂肪酸，是異戊二烯的衍生物

6、。u根據(jù)萜類化合物所含異戊二烯的數(shù)目，可將其分為單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜和多萜數(shù)種。p類固醇化合物u類固醇化合物不含脂肪酸，是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。類固醇化合物結(jié)構(gòu)示意圖是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物膽固醇膽固醇分子是兩性分子。分子的一端有一極性頭部基團(tuán)羥基而親水，另一端具有烴鏈及固醇的環(huán)狀結(jié)構(gòu)而疏水。膽固醇存在于許多動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜和血漿脂蛋白中，是動(dòng)物組織中其它類固醇的前體。類固醇化合物在生物體中的作用 轉(zhuǎn)化為膽酸和膽汁酸鹽 轉(zhuǎn)化為激素(如性激素) 轉(zhuǎn)化為維生素D3返回維生素D3的作用參與鈣磷代謝促進(jìn)成骨作用維生素D3的生成膽固醇在7、8位上脫氫后的化合物是7-脫氫膽固醇，存在于人類和動(dòng)物組織

7、內(nèi)，其在皮膚內(nèi)經(jīng)太陽(yáng)光照射可轉(zhuǎn)變成維生素D3。返回膽酸和膽汁酸鹽 是體內(nèi)天然的乳化劑 促進(jìn)腸道內(nèi)脂肪、膽固醇以及脂溶性維生素的乳化 活化脂肪酶返回3.5 前列腺素及蠟類 p前列腺素p蠟類 前列腺素(PG)廣泛存在于許多組織中，是一類廿碳不飽和脂肪酸的衍生物，其基本結(jié)構(gòu)為前列烷酸，有著廣泛的生物學(xué)活性及生理功能。 蠟廣泛分布在自然界，主要成分是高級(jí)脂肪酸和高級(jí)一元醇或固醇所形成的酯。前列烷酸返回前列腺素 前列腺素具有五元環(huán),各種不同種類的前列腺素區(qū)別在于取代的環(huán)戊烷的環(huán)結(jié)構(gòu)有所不同，按結(jié)構(gòu)可分為 A、B、C、D、E、F、G、H、I等類型。 前列腺素的作用極為廣泛復(fù)雜。各類型的前列腺素對(duì)不同的細(xì)胞

8、可產(chǎn)生完全不同的作用。例如PGE能擴(kuò)張血管，增加器官血流量，降低外周阻力，并有排鈉作用，從而使血壓下降；而PGF作用比較復(fù)雜，可使兔、貓血壓下降，卻又使大鼠、狗的血壓升高。PGE使支氣管平滑肌舒張，降低通氣阻力；而PGF卻使支氣管平滑肌收縮。返回蠟類 蠟是高級(jí)脂肪酸和高級(jí)一元醇或固醇所形成的酯。 蠟是不溶于水的固體，溫度稍高時(shí)變軟，溫度下降時(shí)變硬。其生物功能是作為生物體對(duì)外界環(huán)境的保護(hù)層，存在于皮膚、毛皮、羽毛、植物葉片、果實(shí)以及許多昆蟲的外骨骼的表面。 組成蠟的高級(jí)脂肪酸和醇都是含偶數(shù)碳原子。 幾種常見(jiàn)的重要蠟，按其來(lái)源分為動(dòng)物蠟和植物蠟兩類。 動(dòng)物蠟有蜂蠟、蟲蠟、羊毛蠟等。 植物蠟有巴西棕

9、櫚蠟等。返回蜂蠟的組成3.6 結(jié)合脂類 是指含一個(gè)或多個(gè)糖基的脂類，糖和脂質(zhì)以共價(jià)鍵結(jié)合。根據(jù)與脂肪酸酯化的醇(鞘氨醇或甘油)不同，糖脂可分為p糖脂p脂蛋白p鞘糖脂類主要是動(dòng)物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能物質(zhì)。p糖基甘油脂類則是植物和微生物的重要結(jié)構(gòu)成分。 是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，脂蛋白通過(guò)脂質(zhì)的非極性部分與蛋白質(zhì)組分之間的疏水相互作用結(jié)合在一起。 返回鞘糖脂 鞘糖脂與鞘磷脂相似，因極性基團(tuán)不同，形成不同類型的鞘脂。如右圖：含有糖基的，稱為鞘糖脂；含有磷酸的稱為鞘磷脂。 鞘糖脂由脂肪酸、鞘氨醇和糖組成。 鞘糖脂可按所含糖基的種類分為酸性鞘糖脂類(含有N-乙酰神經(jīng)氨酸，即唾液酸)中性鞘糖脂類(僅含中

10、性糖基)返回鞘糖脂的生物學(xué)功能葡糖腦苷脂 最簡(jiǎn)單的腦苷脂是在神經(jīng)酰胺的伯羥基上，以糖苷鍵連接一個(gè)半乳糖或葡萄糖。返回神經(jīng)節(jié)苷脂1. 半乳糖腦苷脂；2. GM1神經(jīng)節(jié)苷脂；3. 唾液酸返回鞘糖脂的生物學(xué)作用 鞘糖脂作為各種細(xì)胞質(zhì)膜及細(xì)胞內(nèi)膜不可缺少的成分，生物學(xué)作用相當(dāng)復(fù)雜。 糖脂作為膜的結(jié)構(gòu)成分可改變膜的物理性質(zhì)，如賦予質(zhì)膜一定的剛性，使膜處于最適于發(fā)揮其作用的物理狀態(tài)。 由于糖脂具有抗原性，質(zhì)膜中的糖脂可作為表面抗原。例如，ABO(H)、Ii、Lea/ Leb等血型抗原決定簇不僅存在于紅細(xì)胞及其他非紅細(xì)胞質(zhì)膜的糖蛋白糖鏈的末端，亦存在于質(zhì)膜鞘糖脂糖鏈的末端。 鞘糖脂參與細(xì)胞的生長(zhǎng)控制。 有些

11、神經(jīng)節(jié)苷脂具有生長(zhǎng)因子樣作用，另一些有生長(zhǎng)抑制因子樣作用。 鞘糖脂參與細(xì)胞間的識(shí)別及粘合。鞘糖脂與ABO血型返回鞘糖脂可以決定人的血型返回脂蛋白 由于各種脂蛋白所含脂類及蛋白質(zhì)的數(shù)量不同，因而密度也各不相同。 血漿脂蛋白在一定密度的鹽溶液中進(jìn)行超速離心時(shí)，可被分離為四類： 乳糜微粒(Chylomicron，CM)甘油三酯含量最多，密度最小 極低密度脂蛋白(Very low density lipoprotein，VLDL) 低密度脂蛋白(Low density lipoprotein，LDL) 高密度脂蛋白(High density lipoprotein，HDL)蛋白質(zhì)含量最多，密度最高脂蛋

12、白乳糜微粒 極低密度脂蛋白 低密度脂蛋白 高密度脂蛋白脂蛋白異常 由于脂肪代謝或運(yùn)轉(zhuǎn)異常使血漿中一種或幾種脂質(zhì)高于正常稱為高脂血癥 (hyperlipidemia)。 可表現(xiàn)為高膽固醇血癥(hypercholesterolemia)、高甘油三酯血癥(hypertriglyceridemia) 或兩者兼有 (混合型高脂血癥) 。 幾乎所有的脂蛋白都具有運(yùn)輸或載體的功能，蛋白質(zhì)與脂質(zhì)結(jié)合可將脂質(zhì)從它們的吸收部位和合成部位運(yùn)送到儲(chǔ)存部位或其他相關(guān)部位發(fā)揮作用。人體脂蛋白代謝的任一環(huán)節(jié)的失調(diào)都可能導(dǎo)致高脂血癥。返回什么是好的脂蛋白？ HDL能將肝外組織衰老與死亡細(xì)胞膜上的膽固醇經(jīng)血液逆向運(yùn)回肝,轉(zhuǎn)變成

13、膽汁酸鹽等排泄，一般認(rèn)為它有防止動(dòng)脈粥樣硬化的作用3.7 生物膜的結(jié)構(gòu)和功能返回p生物膜的結(jié)構(gòu)模型流動(dòng)鑲嵌模型p生物膜的功能p生物膜的化學(xué)組成p人工膜技術(shù)生物膜的化學(xué)組成生物膜主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖組成，還有少量的水和無(wú)機(jī)鹽。 磷脂是生物膜的主要脂類 組成生物膜的脂類物質(zhì)主要為磷脂、糖脂和膽固醇，其中磷脂含量最高，分布最廣。返回生物膜結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)生物膜的結(jié)構(gòu)是流動(dòng)鑲嵌模型：1. 膜結(jié)構(gòu)的連續(xù)主體是極性的脂質(zhì)雙分子層，脂雙層中的脂類既是內(nèi)在蛋白的溶劑，也是物質(zhì)通透屏障；2. 膜脂與特定的膜蛋白專一的相互作用，膜蛋白穿入膜的任一邊或跨膜完全伸展；3. 脂雙分子層具有流動(dòng)性，膜是不對(duì)稱的，膜蛋白可以做側(cè)向擴(kuò)散，但一般不能從膜的一側(cè)翻轉(zhuǎn)到另一側(cè)；4. 雙分子層中的脂質(zhì)分子之間或蛋白質(zhì)組分與脂質(zhì)之間無(wú)共價(jià)結(jié)合。返回膜的不對(duì)稱性 質(zhì)膜的內(nèi)外兩層的組分和功能有明顯的差異，稱為膜的不對(duì)稱性。膜脂、膜蛋白和復(fù)合糖在膜上均呈不對(duì)稱分布，導(dǎo)致膜功能的不對(duì)稱性和方向性，即膜內(nèi)外兩層的流動(dòng)性不同，使物質(zhì)傳