第四章脂類化學(xué)ppt課件

1、第四章第四章脂類和生物膜(Lipids and membranes)定義：脂肪和類脂化合物總稱為脂類化定義：脂肪和類脂化合物總稱為脂類化合物。合物。 生物脂類是一類范圍很廣的化合物，化學(xué)成生物脂類是一類范圍很廣的化合物，化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)差異極大，脂類定義的特點(diǎn)就是水不分及結(jié)構(gòu)差異極大，脂類定義的特點(diǎn)就是水不溶性溶性(water insoluble)(water insoluble)（即脂溶性，（即脂溶性，fat-fat-solublesoluble），因此，多數(shù)脂類都易溶于乙醚、氯），因此，多數(shù)脂類都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有機(jī)溶劑，而不溶于水。一般仿、己烷、苯等有機(jī)溶劑，而不溶于水。一般由

2、醇和脂肪酸組成。醇包括甘油、鞘胺醇、高由醇和脂肪酸組成。醇包括甘油、鞘胺醇、高級醇、固醇等。級醇、固醇等。第一節(jié)第一節(jié) 脂類脂類脂類的共性： 不溶于水，易不溶于水，易溶于乙醚、氯溶于乙醚、氯仿、苯等非極仿、苯等非極性溶劑中。此性溶劑中。此特性由構(gòu)成脂特性由構(gòu)成脂的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)成的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)成分所決定。分所決定。 分類分類（1簡單脂質(zhì)：脂肪酸與醇類形成的酯。簡單脂質(zhì)：脂肪酸與醇類形成的酯。 脂肪、蠟脂肪、蠟（2復(fù)合脂質(zhì)：復(fù)合脂質(zhì)： 磷脂：甘油磷脂、鞘磷脂磷脂：甘油磷脂、鞘磷脂 糖脂：甘油糖脂、鞘糖脂糖脂：甘油糖脂、鞘糖脂 硫脂：硫脂：（3衍生脂質(zhì)：脂肪酸及其衍生物衍生脂質(zhì)：脂肪酸及其衍生物 甘油、鞘氨

3、醇、高級醇甘油、鞘氨醇、高級醇等，等， 固醇類。固醇類。 萜類萜類 脂溶性維生素脂溶性維生素主要功能：主要功能： 機(jī)體代謝燃料和儲(chǔ)能形式；機(jī)體代謝燃料和儲(chǔ)能形式； 生物膜的重要組分；生物膜的重要組分； 與細(xì)胞識別、種特異性、組織免疫與細(xì)胞識別、種特異性、組織免疫等密切相關(guān)。等密切相關(guān)。 具營養(yǎng)、代謝及調(diào)節(jié)功能；具營養(yǎng)、代謝及調(diào)節(jié)功能； 維護(hù)、保溫作用；維護(hù)、保溫作用；一、三酰甘油一、三酰甘油（triacylglycerols） 1分子甘油和分子甘油和3分分子脂肪酸結(jié)合成子脂肪酸結(jié)合成的酯，又稱脂肪。的酯，又稱脂肪。 二酰甘油；二酰甘油； 單酰甘油；單酰甘油；（一脂肪酸種類：（一脂肪酸種類： 1

4、、按脂肪酸種類分：飽和脂肪酸構(gòu)成的酯； 如：軟脂酸(16C)、 硬脂酸(18C)。不飽和脂肪酸構(gòu)成的酯； 如：油酸、亞油酸。自然界一些常見的脂肪酸自然界一些常見的脂肪酸飽和脂肪酸：飽和脂肪酸： 軟脂酸棕櫚酸），軟脂酸棕櫚酸），n-十六酸，十六酸，16:0 硬脂酸，硬脂酸， n-十八酸，十八酸，18:0 花生酸，花生酸， n-二十酸，二十酸，20：0不飽和脂肪酸：不飽和脂肪酸：1-6個(gè)雙鍵個(gè)雙鍵油酸：順油酸：順-十八碳十八碳-9-稀酸，稀酸，18：19，亞油酸：順，順亞油酸：順，順-十八碳十八碳-9，12-二稀酸，二稀酸，18：29，12-亞麻酸：亞麻酸： 全順全順-十八碳十八碳-9，12，15

5、-三稀酸，三稀酸，18：39，12，15花生四稀酸：全順花生四稀酸：全順-二十碳二十碳-5，8，11，14四稀酸，四稀酸，20：4 5，8，11，141、EPA(eicosapentaenoic acid)，二十碳五烯，二十碳五烯酸（酸（5，8，11，14，17存在于魚油中；存在于魚油中；2、DHA(docosahexenoic acid)，二十二碳六，二十二碳六烯酸（烯酸（4，7，10，13，16，19），存在于魚），存在于魚油中。油中。3、單不飽和脂肪酸的雙鍵也是有規(guī)律的，多在、單不飽和脂肪酸的雙鍵也是有規(guī)律的，多在C9-C10，其他雙鍵通常在，其他雙鍵通常在12和和15，多不飽，多不飽和

6、脂肪酸的雙鍵幾乎從不相連接。和脂肪酸的雙鍵幾乎從不相連接。補(bǔ)充 必需脂肪酸必需脂肪酸 essential fatty acidsessential fatty acids 不飽和脂肪酸中的亞麻酸、亞油酸、花生四烯酸，不飽和脂肪酸中的亞麻酸、亞油酸、花生四烯酸，是動(dòng)物和人保持正常生長和健康所必需的，而且是動(dòng)物和人保持正常生長和健康所必需的，而且只能從食物中攝取。只能從食物中攝取。 2、按熔點(diǎn)分： 常溫下為固態(tài)脂；如：動(dòng)物脂肪。 常溫下為液態(tài)油；如：大多數(shù)植物油。 1、水解和皂化 酸價(jià)酸敗程度） ：中和1 克油脂中的游離脂肪酸所消耗的KOH毫克數(shù)。 皂化:油脂加堿生成皂與甘油 （一脂肪酸性質(zhì)：（一

7、脂肪酸性質(zhì)：工業(yè)制皂簡述工業(yè)制皂簡述動(dòng)、植動(dòng)、植物油脂物油脂 混合液混合液 膠狀液體膠狀液體上層：高級上層：高級脂肪酸鈉脂肪酸鈉 下層：甘油、下層：甘油、NaCl溶液溶液 上層上層 肥皂肥皂 下層下層甘油甘油H3C(CH2)14COOCH2(CH2)28-CH3lo n g c h a in a lc o h o lfa tty a c idNaOHNaCl固體固體酸性水解生成甘油和高級脂肪酸：酸性水解生成甘油和高級脂肪酸： 堿性水解生成甘油和高級脂肪酸鈉：堿性水解生成甘油和高級脂肪酸鈉： 2、氫化和碘化；、氫化和碘化；油脂的氫化：就是在金屬催化劑存在下，通過油脂與氫反油脂的氫化：就是在金屬催

8、化劑存在下，通過油脂與氫反應(yīng)將氫加到油脂的乙烯鍵或雙鍵上去。簡單反應(yīng)式如下：應(yīng)將氫加到油脂的乙烯鍵或雙鍵上去。簡單反應(yīng)式如下： 碘值不飽和鍵的多少）碘值不飽和鍵的多少） 100克油脂吸收碘的克數(shù)?？擞椭盏獾目藬?shù)。 3、氧化與酸敗、氧化與酸敗天然油脂暴露在空氣中會(huì)發(fā)生自動(dòng)氧化作用，發(fā)生酸臭和天然油脂暴露在空氣中會(huì)發(fā)生自動(dòng)氧化作用，發(fā)生酸臭和口味變苦的現(xiàn)象酸敗?？谖蹲兛嗟默F(xiàn)象酸敗。月餅保鮮？月餅保鮮？壓濾干燥加填充劑,1、能量儲(chǔ)存和膳食脂肪真核細(xì)胞中，甘油三酯在水相介質(zhì)中成微小油滴真核細(xì)胞中，甘油三酯在水相介質(zhì)中成微小油滴狀獨(dú)立結(jié)構(gòu)，作為代謝燃料的貯藏庫，脊椎動(dòng)物中狀獨(dú)立結(jié)構(gòu)，作為代謝燃料的貯

9、藏庫，脊椎動(dòng)物中這些特化的細(xì)胞被稱為脂肪細(xì)胞這些特化的細(xì)胞被稱為脂肪細(xì)胞(adipcytes或或fat cells)。甘油三酯還貯藏在多種植物的種子中，提供。甘油三酯還貯藏在多種植物的種子中，提供種子萌發(fā)時(shí)所需能量及生物合成的前體物質(zhì)。種子萌發(fā)時(shí)所需能量及生物合成的前體物質(zhì)。甘油三酯因碳鏈長且還原度高較糖貯藏的能量更甘油三酯因碳鏈長且還原度高較糖貯藏的能量更多二倍），再者，甘油三酯的疏水性保證了運(yùn)輸多二倍），再者，甘油三酯的疏水性保證了運(yùn)輸中不必運(yùn)送額外的水化物的重量。人體脂肪組織約中不必運(yùn)送額外的水化物的重量。人體脂肪組織約有有15-20 kg甘油酯，足夠數(shù)月的能量供應(yīng)，相反人體甘油酯，足夠

10、數(shù)月的能量供應(yīng)，相反人體可能只貯存少于一天人體需要能量的糖元?？赡苤毁A存少于一天人體需要能量的糖元。（三功能：2、保溫：一些動(dòng)物中，皮下貯存的甘油酯不僅是一種能量，還可抵御極低溫度對生物體產(chǎn)生保溫作用，海豹、海象、企鵝及熱血的極地動(dòng)物都被非常豐厚的甘油酯所覆蓋，冬眠的動(dòng)物如熊在冬眠前要積累大量的脂肪，既是貯能、又是保溫。 細(xì)胞中貯藏的甘油酯細(xì)胞中貯藏的甘油酯NoImageNoImage脂肪滴脂肪滴Fat Drop)NoImage單純脂類單純脂類蠟蠟Waxes）-貯存能量及防水外貯存能量及防水外被被 v生物體的蠟由長鏈的飽和及不飽和脂肪酸生物體的蠟由長鏈的飽和及不飽和脂肪酸(14-16C)與長鏈

11、的醇與長鏈的醇16-30C形成的酯，蜂蠟的主要成分。形成的酯，蜂蠟的主要成分。v蠟的熔點(diǎn)為蠟的熔點(diǎn)為60-80C，較甘油酯的為高。，較甘油酯的為高。v蠟因其防水性和堅(jiān)硬度有廣泛應(yīng)用，脊椎動(dòng)物一些蠟因其防水性和堅(jiān)硬度有廣泛應(yīng)用，脊椎動(dòng)物一些皮腺分泌的蠟質(zhì)保護(hù)它們的毛發(fā)和皮膚以保持它們的皮腺分泌的蠟質(zhì)保護(hù)它們的毛發(fā)和皮膚以保持它們的柔順、潤滑及防水；鳥類尤其水鳥由口腺分泌蠟質(zhì)而柔順、潤滑及防水；鳥類尤其水鳥由口腺分泌蠟質(zhì)而使它們的羽毛不透水；一些熱帶植物被一層蠟質(zhì)包裹使它們的羽毛不透水；一些熱帶植物被一層蠟質(zhì)包裹以抵抗寄生物和水分的過分蒸騰。以抵抗寄生物和水分的過分蒸騰。v生物的蠟有一定的藥學(xué)、化

12、妝品及其他工業(yè)用途，生物的蠟有一定的藥學(xué)、化妝品及其他工業(yè)用途，如用于洗滌劑、油膏及擦光劑等。如用于洗滌劑、油膏及擦光劑等。 WAXES simple esters of fatty acids (usually saturated with long chain monohydric alcohols)NoImageBeeswax also includes some free alcohol and fatty acidsSpermaceti contains cetyl palmitate (from whale oil) useful forPharmaceuticals (cream

13、s/ointments; tableting and granulation)Carnauba wax from a palm tree from brazil a hard wax used oncars and boatsNoImageNoImageBees waxSpermaceti sourceCarnauba wax source（四運(yùn)用：溶劑；表面活性物質(zhì)：去垢劑、 發(fā)酵工業(yè)消泡劑等。二、磷脂二、磷脂(一一) 甘油磷脂類甘油磷脂類組成：組成： 磷酸化的頭部磷酸化的頭部 + 三碳的甘油骨架三碳的甘油骨架 + 兩條脂肪酸鏈兩條脂肪酸鏈?zhǔn)巧锬さ闹饕巧锬さ闹饕?組分。組分。甘油磷酸酯

14、類甘油磷酸酯類CH2OCOR1R2OCOCHCH2OHPOO-OH X非極性尾非極性尾極性頭磷脂在水相中自發(fā)形成脂質(zhì)雙分子層。甘油磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸和一甘油磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇分子氨基醇( (如膽堿、乙醇胺、絲氨如膽堿、乙醇胺、絲氨酸或肌醇酸或肌醇) )組成。組成。鞘氨醇磷脂：以鞘氨醇代替了甘油。鞘氨醇磷脂：以鞘氨醇代替了甘油。構(gòu)造：重要的磷脂：磷脂酰膽堿 卵磷脂磷脂酰乙醇胺 腦磷脂磷脂酰絲氨酸磷脂酰肌醇心磷脂 in te g ra l lip id a n c h o r p e rip h e ra l lip id b ila y e r M e m b ra n

15、 e P ro te in s 性質(zhì)：1脂溶性；脂溶性；2分子中不飽和脂肪酸易氧化；分子中不飽和脂肪酸易氧化；3)雙親性雙親性4)乳化乳化組成生物組成生物 膜的主體結(jié)構(gòu)膜的主體結(jié)構(gòu)三三 鞘脂類鞘脂類由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物，以及1分子極性頭基團(tuán)組成。鞘脂類鞘磷脂類腦苷脂類糖鞘脂）神經(jīng)節(jié)苷脂類鞘磷脂鞘氨醇磷脂） 鞘磷脂的基本骨架是 鞘氨醇： 十八碳二元醇。 神經(jīng)酰胺： 鞘氨醇+脂肪酸鞘磷脂的組成磷酸化的頭部磷酸化的頭部（膽堿或乙醇（膽堿或乙醇胺），碳?xì)滏湴罚細(xì)滏溡粭l來自鞘氨一條來自鞘氨醇、另一條來醇、另一條來源于脂肪酸。源于脂肪酸。腦苷脂腦苷脂神經(jīng)節(jié)苷脂神經(jīng)節(jié)苷脂四、固醇類四、

16、固醇類 主要功能：主要功能： 1膜的組分；膜的組分； 2作為激素作為激素起代謝調(diào)節(jié)作用；起代謝調(diào)節(jié)作用； 3作為乳化劑作為乳化劑膽汁鹽的前體、幫助脂類膽汁鹽的前體、幫助脂類的消化吸收；的消化吸收； 4維生素的組分；維生素的組分； 5有抗炎作用；有抗炎作用；環(huán)戊烷多氫菲為基本結(jié)構(gòu)： integral lipid anchor peripheral lipid bilayer Membrane Proteins 膽固醇睪酮雄性激素雌激素膽固醇膽固醇五、萜類： 為異戊二烯的衍生物。 有：半萜：1個(gè)異戊二烯；單萜：2個(gè)異戊二烯；倍半萜：3個(gè)異戊二烯。衍生脂類衍生脂類萜類化合物(terpenoids)定

17、義:不嚴(yán)格的說，萜類化合物是從植物體取得的一系列有香味的物質(zhì)的統(tǒng)稱。異戊二烯規(guī)則：從結(jié)構(gòu)上來看，大多數(shù)萜類分子中的c原子數(shù)都是5的整數(shù)倍，而且可以看出都是由異戊二烯單位首尾相連而組成。CC C C C異戊二烯CC C C C頭尾異戊二烯單位NoImage 牻牛兒醛牻牛兒醛 香橙醛香橙醛（型檸檬醛）型檸檬醛） （型檸檬醛）型檸檬醛）重要的化合物重要的化合物 檸檬烯 薄荷酮 辣薄荷酮 桉油精NoImageNoImageNoImageNoImage特點(diǎn)：v易聚合或雙鍵打開。v種類：v 植物中芳香油類：樟腦油、檸檬油等。第二節(jié)、生物膜 一 功能：保護(hù)作用；保護(hù)作用；物質(zhì)運(yùn)輸；物質(zhì)運(yùn)輸；信息傳遞；信息傳

18、遞；細(xì)胞識別。細(xì)胞識別。二、膜組成與結(jié)構(gòu)： 甘油磷脂；甘油磷脂； 鞘脂；鞘脂； 膽固醇組成。膽固醇組成。 性質(zhì)性質(zhì) 具兩親性、具兩親性、 不對稱性、不對稱性、 流動(dòng)性。流動(dòng)性。1、膜脂Membrane Lipids）主要由以下成分：2、膜蛋白1膜內(nèi)在蛋白：膜內(nèi)在蛋白： 與脂雙層的疏水核心與脂雙層的疏水核心緊密相連；跨膜或不跨緊密相連；跨膜或不跨膜；在膜內(nèi)不對稱分布。膜；在膜內(nèi)不對稱分布。 內(nèi)在蛋白只能作旋轉(zhuǎn)和內(nèi)在蛋白只能作旋轉(zhuǎn)和側(cè)向運(yùn)動(dòng)。側(cè)向運(yùn)動(dòng)。 2膜周邊蛋白：膜周邊蛋白： 分布在膜內(nèi)或外表面。分布在膜內(nèi)或外表面。 在膜內(nèi)表面，形成網(wǎng)狀在膜內(nèi)表面，形成網(wǎng)狀 的細(xì)胞骨架。的細(xì)胞骨架。Perip

19、heral proteins are on the membrane surface. They are water-soluble, with mostly hydrophilic surfaces. Often peripheral proteins can be dislodged by conditions that disrupt ionic & H-bond interactions, e.g., extraction with solutions containing high concentrations of salts, change of pH, and/or c

20、helators that bind divalent cations. Membrane proteins may be classified as:peripheral integralhaving a lipid anchor3、膜糖類： 覆蓋在膜外表面，有些可連在脂質(zhì)上如覆蓋在膜外表面，有些可連在脂質(zhì)上如鞘糖脂，也可連在膜蛋白的多肽鏈上。鞘糖脂，也可連在膜蛋白的多肽鏈上。 功能功能: 起保護(hù)作用；起保護(hù)作用； 細(xì)胞間的識別；細(xì)胞間的識別； 維持膜的不對稱。維持膜的不對稱。 硫酸腦苷脂硫酸腦苷脂 integral lipid anchor peripheral lipid bilayer

21、 Membrane Proteins 錨定膜蛋白錨定膜蛋白內(nèi)嵌蛋白內(nèi)嵌蛋白糖脂糖脂膽固醇膽固醇卵磷脂卵磷脂膜的結(jié)構(gòu)膜的結(jié)構(gòu)1 雙層脂分子構(gòu)成雙層脂分子構(gòu)成E. Gorter, F.Grendel, 1925)2 三明治式結(jié)構(gòu)模型三明治式結(jié)構(gòu)模型(H.Davson, J.F.Danielli, 1935)3 單位膜模型單位膜模型(J.D.Robertson, 1959)4 流動(dòng)鑲嵌模型流動(dòng)鑲嵌模型(S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)膜的流動(dòng)鑲嵌模型結(jié)構(gòu)要點(diǎn)1.膜結(jié)構(gòu)的連續(xù)主體是極性的脂質(zhì)雙分子層。2.脂質(zhì)雙分子層具有流動(dòng)性。3.內(nèi)嵌蛋白“溶解于脂質(zhì)雙分子層的中心疏水部分4

22、.外周蛋白與脂質(zhì)雙分子層的極性頭部連接5.雙分子層中的脂質(zhì)分子之間或蛋白質(zhì)組分與脂質(zhì) 之間無共價(jià)結(jié)合。6.膜蛋白可作橫向運(yùn)動(dòng)?？缒み\(yùn)輸跨膜運(yùn)輸所有生物細(xì)胞都要從環(huán)境獲得原材料為其生物所有生物細(xì)胞都要從環(huán)境獲得原材料為其生物合成和能量消耗，同時(shí)還需釋放其代謝物到環(huán)合成和能量消耗，同時(shí)還需釋放其代謝物到環(huán)境中去。質(zhì)膜可以識別并允許細(xì)胞所需物如糖境中去。質(zhì)膜可以識別并允許細(xì)胞所需物如糖、氨基酸、無機(jī)離子等進(jìn)入細(xì)胞，有時(shí)這些成、氨基酸、無機(jī)離子等進(jìn)入細(xì)胞，有時(shí)這些成分進(jìn)入細(xì)胞是逆濃度梯度的，即它們是被分進(jìn)入細(xì)胞是逆濃度梯度的，即它們是被“泵泵入細(xì)胞的，同樣一些分子是被入細(xì)胞的，同樣一些分子是被“泵出細(xì)

23、胞泵出細(xì)胞的。很少有例外小分子物質(zhì)的跨膜是直接通過的。很少有例外小分子物質(zhì)的跨膜是直接通過蛋白的，而是通過跨膜的通道蛋白的，而是通過跨膜的通道channels）、）、載體載體(carriers)或泵或泵pumps）。）。 被動(dòng)運(yùn)輸是由膜蛋白促進(jìn)的被動(dòng)運(yùn)輸是由膜蛋白促進(jìn)的順濃度梯度的擴(kuò)散順濃度梯度的擴(kuò)散v生物體內(nèi)的簡單擴(kuò)散，膜把胞內(nèi)和胞外環(huán)境所生物體內(nèi)的簡單擴(kuò)散，膜把胞內(nèi)和胞外環(huán)境所阻止，膜是一種選擇性通透屏障，要通過脂雙阻止，膜是一種選擇性通透屏障，要通過脂雙分子層，極性分子或帶電溶質(zhì)必需解除水化膜分子層，極性分子或帶電溶質(zhì)必需解除水化膜的水的作用，然后透過約的水的作用，然后透過約3nm 的介質(zhì)膜）。的介質(zhì)膜）。v水是一種例外，可很快透過生物膜，機(jī)制尚不水是一種例外，可很快透過生物膜，機(jī)制尚不清楚，膜兩側(cè)溶質(zhì)濃度差異大時(shí)，滲透壓的不清楚，膜兩側(cè)溶質(zhì)濃度差異大時(shí)，滲透壓的不平衡引起膜兩側(cè)水的流動(dòng)，直至兩側(cè)的滲透壓平衡引起膜兩側(cè)水的流動(dòng)，直至兩側(cè)的