第8章 脂質(zhì)與生物膜

第8章脂質(zhì)與生物膜第一節(jié)引言（一）脂質(zhì)的定義脂質(zhì)（lipid）是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機分子?；瘜W(xué)本質(zhì)：脂肪酸和醇所形成酯類及其衍生物。元素組成：C、H、O，有些含N、P、S。（二）脂質(zhì)的分類按化學(xué)組成可分為三大類1.單純脂質(zhì)(simplelipid)是由脂肪酸和甘油形成的酯，可分為三酰甘油和蠟。2.復(fù)合脂質(zhì)(compoundlipid)3.衍生脂質(zhì)(derivedlipid)（三）脂質(zhì)的生物學(xué)作用1.貯存脂質(zhì)(storagelipid)2.結(jié)構(gòu)脂質(zhì)(structurallipid)3.活性脂質(zhì)(activelipid)（一）三酰甘油是儲備能源三酰甘油主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等處的脂肪組織中，是儲備能源的主要形式。三酰甘油作為能源儲備有以下優(yōu)點：

1.可大量儲存：體內(nèi)糖原的儲量少（不到體重的1％），儲存期短（不到半天），而三酰甘油儲量可高達(dá)體重的10－20％以上，并可長期儲存。2.功能效率高：體內(nèi)氧化三酰甘油的供能價值可高達(dá)37KJ/g，而氧化糖和蛋白質(zhì)分別只有17和16KJ/g。3.占空間少：三酰甘油可以無水狀態(tài)存在。而1克糖原可以結(jié)合2克水，所以1克無水的脂肪儲存的能量是1克水合的糖原的6倍多。4.還有絕緣保溫、緩沖壓力、減輕摩擦振動等保護功能。

一種陸生候鳥從新英格蘭遷飛到西印度群島，要連續(xù)飛越2400公里海洋，以40公里的時速持續(xù)飛行60小時。在這個過程中，其體內(nèi)的蛋白質(zhì)幾乎不分解，完全由脂肪水解提供能量和水。留鳥一般很瘦，脂肪率（脂肪干重/非脂肪部分干重）約為0.3，而候鳥在遷飛前脂肪率可達(dá)到3左右。假設(shè)其體重為4克，則脂肪為3克，如用糖原來儲存這部分能量，則需增加體重15克，可能永遠(yuǎn)飛不起來。

（二）極性脂參與生物膜的構(gòu)成磷脂、糖脂、膽固醇等極性脂是構(gòu)成人體生物膜的主要成分。極性脂規(guī)定了生物膜的基本特性。膜的屏障、融合、絕緣、脂溶性分子的通透性等功能都是膜脂特性的表現(xiàn)膜脂還給各種膜蛋白提供功能所必須的微環(huán)境。脂類作為細(xì)胞表面物質(zhì)，與細(xì)胞的識別、種特異性和組織免疫等有密切關(guān)系。

（三）有些脂類具有重要生物活性腎上腺皮質(zhì)激素和性激素的本質(zhì)是類固醇；各種脂溶性維生素也是不可皂化脂；介導(dǎo)激素調(diào)節(jié)作用的第二信使有的也是脂類，如二酰甘油、肌醇磷脂等；前列腺素、血栓素、白三烯等具有廣泛調(diào)節(jié)活性的分子是20碳酸衍生物。

（四）有些脂類是生物表面活性劑磷脂、膽汁酸等雙溶性分子（或離子），能定向排列在水－脂或水－空氣兩相界面，有降低水的表面張力的功能，是良好的生物表面活性劑。例如：肺泡細(xì)胞分泌的磷脂覆蓋在肺泡壁表面，能通過降低肺泡壁表面水膜的表面張力，防止肺泡在呼吸中萎陷。缺少這些磷脂時，可造成呼吸窘迫綜合征，患兒在呼吸后必須用力擴胸增大胸內(nèi)負(fù)壓，使肺泡重新充氣。

（五）作為溶劑一些脂溶性的維生素和激素都是溶解在脂類物質(zhì)中才能被吸收，他們在體內(nèi)的運輸也需要溶解在脂類中。如維生素A、E、K、性激素等都是如此。

第二節(jié)脂肪酸

（一）脂肪酸的種類從動、植物和微生物中分離出來的脂肪酸已有百多種。

脂肪酸(fattyacid,FA)是由一條長的烴鏈和一個末端羧基組成的羧酸。飽和脂肪酸單不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸多不飽和脂肪酸（二）脂肪酸的命名1.脂肪酸的俗名、系統(tǒng)名和縮寫脂肪酸的俗名主要反映其來源和特點。系統(tǒng)名反映其碳原子數(shù)目、雙鍵數(shù)和位置，如：硬脂酸的系統(tǒng)名是十八烷酸，用18：0表示，油酸是十八碳烯酸，用18：1Δ9,cis表示，反油酸用18：1Δ9,trans表示。

2.雙鍵的定位Δ編號系統(tǒng)：按碳原子的系統(tǒng)序數(shù)（從羧基端數(shù)起），用雙鍵羧基側(cè)碳原子的序數(shù)給雙鍵定位。18：1Δ9COOH（三）天然脂肪酸的結(jié)構(gòu)特點1.動物中的脂肪酸比較簡單，都是直鏈的，雙鍵數(shù)目一般為1-4個，少數(shù)脂肪酸多達(dá)6個。2.細(xì)菌所含的脂肪酸絕大多數(shù)是飽和的，少數(shù)為單烯酸，多于一個雙鍵的極少，有些含有分支的甲基，環(huán)丙烷環(huán)或環(huán)丙烯環(huán)。3.植物界特別是高等植物中不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸豐富，除含烯鍵外，可含炔鍵、環(huán)氧基及環(huán)戊烯基等。

4.天然脂肪酸骨架的碳原子數(shù)目幾乎都是偶數(shù)，最多見的是C16、C18、C22等長鏈脂肪酸。5.奇數(shù)碳原子的脂肪酸在陸地生物中含量極少,但在某些海洋生物中有相當(dāng)量存在。6.在大多數(shù)單不飽和脂肪酸中雙鍵的位置在C9和C10之間(Δ9)，相鄰雙鍵之間都插入亞甲基，不構(gòu)成共軛體系。7.天然脂肪酸中的雙鍵多為順式構(gòu)型，少數(shù)是反式構(gòu)型。（四）必需多不飽和脂肪酸

哺乳動物體內(nèi)能合成飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，不能合成多不飽和脂肪酸，如亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸等。我們把維持哺乳動物正常生長所必需的而體內(nèi)又不能合成的脂肪酸稱為必需脂肪酸。（五）脂肪酸的物理和化學(xué)性質(zhì)

脂肪酸和含脂肪酸化合物的物理性質(zhì)很大程度上決定于脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度．烴鏈愈長，溶解度愈低，熔點越高。并且對相同鏈長的不飽和脂肪酸，雙鍵愈多熔點愈低；順式異構(gòu)體的熔點又比反式異構(gòu)體低。（三）反應(yīng)脂肪酸常見的反應(yīng)有兩個：活化，生成脂酰輔酶A。這是脂肪酸的活性形式。不飽和脂肪酸的雙鍵可以氧化，生成過氧化物，最后產(chǎn)生自由基。對人體有害。第三節(jié)三酰甘油和蠟

動植物油脂的化學(xué)本質(zhì)是?；视停渲兄饕侨８视突蚍Q甘油三酯，此外還有少量二酰甘油和單酰甘油。常溫下呈液態(tài)的?；视头Q油，呈固態(tài)的稱脂。三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三脂，其化學(xué)通式如下：

甘油三脂X=膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等

甘油磷脂甘油一、三酰甘油的類型

若三個脂肪酸相同，則稱簡單三酰甘油，命名時稱三某脂酰甘油，如三硬脂酰甘油，三油酰甘油等。如三個脂肪酸不同，則稱為混合三酰甘油，命名時以α、β和α’分別表示不同脂肪酸的位置。

天然油脂多數(shù)是多種混合三酰甘油的混合物，簡單三酰甘油極少，僅橄欖油中含三油酰甘油較多，約占70％。

二、三酰甘油的物理化學(xué)性質(zhì)

（一）、物理性質(zhì)顏色和氣味純的三酰甘油是無色、無嗅、無味的稠狀液體或蠟狀固體。天然油脂因含雜質(zhì)而常具有顏色和氣味。密度和溶解度三酰甘油的密度均小于1，不溶于水而溶于有機溶劑（丁酸酯可溶）。在乳化劑如膽汁酸、肥皂等存在的情況下，油脂能在水中形成乳濁液。在人體和動物的消化道內(nèi)，膽汁酸鹽使油脂乳化形成乳糜微粒，有利于油脂的消化吸收熔點沒有明確的熔點，只有一個大概范圍。三酰甘油的熔點與其脂肪酸組成有關(guān)，一般隨組分中不飽和脂肪酸（雙鍵數(shù)目）和低相對分子質(zhì)量脂肪酸的比例增高而降低。（二）、化學(xué)性質(zhì)油脂的化學(xué)性質(zhì)與組成它的脂肪酸、甘油以及酯鍵有關(guān)。1、水解和皂化三酰甘油能在酸、堿、或脂酶的作用下水解為甘油和脂肪酸。當(dāng)用堿水解油脂時，生成甘油和脂肪酸鹽。脂肪酸的鈉鹽和鉀鹽就是肥皂。因此把油脂的堿水解稱為皂化。皂化1g油脂所需KOH的mg數(shù)稱為皂化值。根據(jù)皂化值的大小可以判斷油脂中所含脂肪酸的平均分子量。

肥皂是高級脂肪酸鈉（或鉀），既含有極性的－COO－Na＋基團，易溶于水；又含有非極性的烴基，易溶于脂類，所以肥皂是乳化劑，可將油污分散在水中而被除去。當(dāng)用含較多鈣、鎂離子的硬水洗滌時，由于脂肪酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿拟}鹽或鎂鹽而沉淀，肥皂的去污能力就大大降低。

2、加成反應(yīng)含不飽和脂肪酸的油脂，分子中的碳－碳雙鍵可以與氫、鹵素等進(jìn)行加成反應(yīng)。氫化：在催化劑如Ni的存在下油脂的雙鍵與氫發(fā)生加成稱氫化；

氫化的結(jié)果使液態(tài)的油變成半固態(tài)的脂，所以常稱為“油脂的硬化”。人造黃油的主要成分就是氫化的植物油。某些高級糕點的松脆油也是適當(dāng)加氫硬化的植物油。棉籽油氫化后形成奶油。油容易酸敗，不利于運輸，海產(chǎn)的油脂有臭味，氫化也可解決這些問題。

鹵化：不飽和油脂與鹵素中的溴或碘發(fā)生加成而成飽和的鹵化脂，此過程稱鹵化；

碘值指100克油脂鹵化時所能吸收碘的克數(shù)。碘值大，表示油脂中不飽和脂肪酸含量高，即不飽和程度高。

由于碘和碳－碳雙鍵的加成反應(yīng)較慢，所以在實際測定中，常用溴化碘或氯化碘代替碘，其中的溴或氯原子能使碘活化。碘值大于130的稱為干性油，小于100的為非干性油，介于二者之間的稱半干性油。

3.乙?；u脂肪酸（如蓖麻油酸）的油脂可與乙酸酐或其他?；瘎┳饔眯纬梢阴；椭蚱渌；椭?。油脂的羥基化程度一般用乙酰值表示。

乙酰值指中和從1g乙?；a(chǎn)物中釋放的乙酸所需KOHmg數(shù)。4、酸敗油脂在空氣中放置過久，會腐敗產(chǎn)生難聞的臭味，這種變化稱為酸敗。酸敗是由空氣中氧、水分或霉菌的作用而引起的。陽光可加速這個反應(yīng)。酸敗的化學(xué)本質(zhì)是油脂水解放出游離的脂肪酸，不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生過氧化物，再裂解成小分子的醛或酮。

脂肪酸β-氧化時產(chǎn)生短鏈的β-酮酸，再脫酸也可生成酮類物質(zhì)。低分子量的脂肪酸（如丁酸）、醛