第二章 脂质与生物膜

二软脂酰胆碱
O O CH O - C - R 2 1 O X为胆碱
R C - O - CH 2 R1、R2为软脂酸
CH O - P - O X 2 O-
由Ⅱ型肺泡上皮细胞合成，可降低肺泡表面张力。
1.4.3 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
O R1C O CH2
HO CH2CH2-NH2
乙醇胺
R2C O CH O O + H2C O P O CH2CH2-NH3 O
由于碘与碳碳双键加成较为困难，测定时通常用ICl
或IBr作试剂，再折算成碘的质量。
3. 酸败
ICl 熔点：α型27.17℃，不吸潮 。
油脂和含油脂的食品，在贮存过程中经微生物、 酶、空气中的氧的作用，而发生变色、气味改变 等变化，称为油脂酸败。 常可造成不良的生理反应或食物中毒。
原因是：
OH
O O R
1.1 脂肪酸
饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）。 脂肪酸 含1个双键 （单不饱和脂肪酸）
不饱和脂肪酸
含2个及以上双键（多不饱和脂肪酸）
脂肪酸的名称的简写 注明烃链的长度，双键的数目和位置。
硬脂酸
18:0
亚油酸
18:2
9,12
生物脂肪酸的结构特点 １.绝大多数含偶数的碳原子，直链； ２.双键多是顺式结构，且不共轭。 生物脂肪酸的物理、化学性质 １.水溶性小，密度比水小； ２.饱和脂肪酸12:0~24:0，在常温下是固体；同样链
25 24 26
28
21 22 20 18 12 11 19 9 10 8 7 6 14 15 13 17 16
25 24
26 29 27 28
27
23
16
2
1
HO
3 4
5
HO
3 4
5
麦角固醇 酵母(28碳) 可转化为维生素D2前体
β -谷固醇 植物(29碳) 可抑制胆固醇的吸收
1.6.3 胆酸
A/B cisH CH3
1.4.6 磷脂酰甘油
O R1C O CH2
OH HO CH2CHCH2OH
甘油
R2C O CH OH O O H2C O P O CH2CHCH2OH O
极性头部
净电荷为 -1
磷脂酰甘油在细菌的细胞膜中含量丰富。
1.4.7 二磷脂酰甘油（心磷脂）
O R1C O CH2 O H2C O CR1
R2C O CH HC O CR2 OH O O O O H2C O P O CH2CHCH2 O P O CH2 O O
极性头部
净电荷为 0
脑磷脂和卵磷脂是细胞膜中最丰富的脂质。
1.4.4 磷脂酰丝氨酸
O R1C O CH2 R2C O CH COO O O + H2C O P O CH2CH-NH3 O
H3N
+
H C H2C
COOOH
丝氨酸
极性头部
净电荷为 -1
常见于血小板膜中，当组织受损血小板被激活时，膜 中的磷脂酰丝氨酸从内侧转向外侧，作为催化剂与其
软脂酸钠
C17H35COONa
硬脂酸钠
肥皂
油脂的碱性水解称为皂化。后将其推广为酯的碱 性水解反应均称为皂化反应。 皂化值：工业上把1g油脂完全皂化所需的KOH的
质量(单位：mg)，称为皂化值。
皂化值反映出油脂的平均相对分子质量。显 然，皂化值↑，油脂的平均相对分子质量↓。 (为什么?)
2. 加成反应与碘值 含有不饱和酸的油脂，分子中的碳碳双键可与
极性头
非极性尾 磷脂酸是甘油磷 脂的母体化合物
1.4.2 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
O R1C O CH2
HO CH2CH2-N(CH3)3
+
R2C O CH O O + H2C O P O CH2CH2-N(CH3)3 O
胆碱
极性头部
净电荷为 0
卵磷脂和胆碱有防止脂肪肝形成的作用，在蛋黄 和大豆中含量丰富。
O OH + HO-R
OH OH
O CHO
H2 C
O O O H C R + R C R + R C OH
酸败的结果导致油脂的酸性增加。 酸值是评定油品酸败程度的指标之一，它是指中和
1 g油脂中游离脂肪酸所消耗的氢氧化钾的质量(mg)。
酸值与皂化值有何差异？
完全避免酸败是不可能的，只能采取措施减慢： （1）水分：一般认为油脂含水量超过0.2%，水解酸 败作用会加强。所以，在油脂的保管和调运中，要严 格防止水分的浸入。 （2）空气：空气中的氧气是引起酸败变质的主要因 素，因此，应充氮及严格密封储存。 （3）光照：日光中的紫外线有利于氧的活化和油脂 中游离基的生成，加快油脂氧化酸败的速率，因此， 油脂应尽量避光保存。
PAF，血小板激活因子
1.4.9 甘油磷脂的水解
磷脂酶A1
磷脂酶A2
O R1C R2C O
研究充分，可 选择性利用
磷脂酶C
O CH2 O CH H2C O O P O O X
磷脂酶D
1.5 鞘脂类
——由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物， 以及1分子极性头基团组成。 鞘磷脂类
鞘脂类
脑苷脂类 （糖鞘脂） 神经节苷脂类
长的不饱和脂肪酸则是液体。
３.双键可以发生氢化而饱和；双键间的-CH2-可以 被氧化为自由基。
植物和细菌可以利用乙酰CoA合成所需的全部脂肪酸。
哺乳动物既可以从食物中获得大部分脂肪酸，也可以
合成饱和脂肪酸和一些单不饱和脂肪酸（16:1，18:1）。 必需脂肪酸
但是，亚油酸(18:2)和亚麻酸(18:3)必须从 植物中获取，也称为哺乳动物的必需脂肪酸。
油脂乳化，便于水溶性的脂酶发挥作用，促进 油脂和脂溶性维生素的吸收。
1.6.5 固醇激素
OH
O H H H
O
HO
睾丸甾酮
OH
雌酮
CH3 C O
H H HO H
O
-雌二醇
黄体酮（孕甾酮）
§2 生物膜
细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。
它是一个具有特殊结构和功能的选择性通透膜，
主要功能可归纳为：
H2C -3H2O HC H2C
O O O
O C O C O C
R1 R2 R3
当R1≠R3，C2有手性；Ｄ，Ｌ
在室温下呈液态的称为油，如豆油、桐油和花生油等; 固态或半固态的称为脂肪，如：牛油、猪油等
1.2.2 化学反应
O ' R-C-O CH H2C H2C
O OCR
油脂的化学反应主要表
O OCR"
极性头部 净电荷为 -2
磷脂酸
二磷脂酰甘油最先在心肌线粒体膜中找到。
1.4.8 醚甘油磷脂
H R1 H O
特殊的磷脂
醚键
CH2
1
R2 C O CH 2 O O + H2C O P OCH2CH2NH3 3 O
缩醛磷脂，人中枢神经中富含
醚键
1
O
CH2
H3C C O CH 2 O O + H2C O P OCH2CH2N(CH3)3 3 O
NH H
C4 C 5
6
O C OH
中性鞘糖脂
β-D-半乳糖基
非极性尾
半乳糖脑苷脂
18
1.5.3 神经节苷脂
GM1 GM2
Mono，Di，Tri GM3
D-半乳糖
N-乙酰-D-半乳糖胺
D-半乳糖
D-葡萄糖
酸性鞘糖脂 在神经末梢 中含量丰富
N-乙酰神经氨酸 硬脂酸 神经酰胺
1.6 类固醇（甾醇）
是环戊烷多氢菲的衍生物，由于含有羟基故命名为“醇”。
5 3 12
CH3
23
5 -系
OH
7
-
OOC 24
OH
OH
3, 7, 12-三羟基-5-胆烷-24-酸 是胆固醇的代谢物之一，胆酸一面亲水，另一 面疏水，具有增溶作用。
1.6.4 牛磺胆酸
OH 12 CONHCH2CH2SO3-
5 HO 3 H 7 OH
是更强的表面活性剂，能溶于脂-水界面处，使
主要参与细胞膜的组成，是第二大类膜脂。
OH H2C
1 +NH 2
OH H C CH 3
3
OH H
4 5 6
OH H C CH 3
2
H2C
1
H
4 5 6
C C H
反式
NH C H
C C
O
鞘脂前体
鞘氨醇
18
神经酰胺
18
+
1.5.1 鞘磷脂
磷 酸 胆 碱
CH2N(CH3)3 CH2 O P OO H2C
物质运送、能量转换、信号识别与传导、细胞免疫等。 生物膜结构是细胞结构的基本形式，对细胞内很多 生物大分子的有序反应和整个细胞的‘区室化’都
提供了必需的结构基础，使整个细胞活动有条不紊、
协调一致地进行。
2.1 生物膜的组成和结构
生物膜的组成 磷脂:甘油磷脂和鞘磷脂 脂质 胆固醇 糖脂 外周蛋白 蛋白质(包括酶) 内在蛋白
sn-甘油-3-磷酸的衍生物
饱和脂肪酰链16:0,18:0
O C O CH2
1
不饱和脂肪酰链18:1
9,18:2,18:3
C O CH 2 O O H2C O P O (X) 3 O
非极性尾
极性头
主要参与细胞膜的组成，是第一大类膜脂。不同
的磷脂，其磷酸酯基组成也不相同。
1.4.1 磷脂酸 净电荷为-2
第二章 脂质与生物膜
§1 脂 质 （Lipid）
脂质----不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂。 按生物学功能分： 三酰甘油
可代谢供能
贮存脂质
蜡 ------海洋浮游生物的能量储库 磷脂 基本脂，不代谢
不因饥饿或者病理状 态发生较大的变化
脂类wenku.baidu.com
结构脂质
（膜脂）
糖脂 固醇
活性脂质
前列腺素，脂溶性维生素
等
（4）温度：温度升高，则油脂酸败速度加快，温 度每升高10℃，酸败速度一般加快一倍。因此，油 脂应尽量低温保存。
1.3 蜡
蜡的主要成分——C16以上的含偶数碳原子的
高级脂肪酸的高级饱和一元醇酯。天然蜡中往往 含有一定量的游离脂肪酸、脂肪醇及高级烷烃。 在海洋浮游生物中，蜡是代谢燃料的主要贮存 形式。 也广泛存在于自然界中，如植物的茎叶和果实的外 部、昆虫的外壳、动物的毛皮以及鸟类的羽毛中。
他凝血因子一起促使凝血酶原的活化。
1.4.5 磷脂酰肌醇 PI
OH
6
OH 5 4 OH
O R1C O CH2
OH 1 OH OH 2 3
6 OH R2C O CH 5 OH HO O O O 4 OH H2C O P 2 OH 1 3 O
肌醇
极性头部
净电荷为 -1
肌醇的多磷酸化产物PIP2是胞内信使。
现在酯和双键结构上。
1. 皂化反应与皂化值 将油脂与NaOH溶液共热，可水解生成甘油和高级 脂肪酸的钠盐。如：
CH2 OCOC17H33 CH OCOC15H31 + 3 NaOH CH2 OCOC17H35 CH2 OH CH OH + CH2 OH C17H33COONa
油酸钠
C15H31COONa
C25H51COOC26H53
C15H31COOC30H61
C15H31COOC16H33
蜡酸蜡酯 （虫 蜡）
软脂酸蜂蜡酯 (蜂蜡)
软脂酸鲸蜡酯 (鲸蜡)
用途：制造蜡模、蜡纸、上光剂和软膏的基质等。 注意：石蜡与蜡尽管其物态、物性相似，但其 化学组成不同，石蜡是C20以上的高级烷烃的化 合物。
1.4 甘油磷脂
H2或X2加成。
如：将油在200℃以上、0.1~0.3MPa下，以Ni为催 化剂进行催化加氢，称为油的氢化或油的硬化。 工业上常通过该反应把液态的植物油转变为人造奶 油（氢化油脂），用于食品加工烹饪。
OH
可能含反式结构
O
碘值：100g油脂所能吸收的碘的质量(单位：g)，称为
碘值(又称碘价) 。碘值↑，说明油脂的不饱和程度↑。
其性质由固醇骨架的取代基团以及碳-碳链间饱和或不饱和
的程度所决定。
结构及编号:
18
12
CH3
R
17
环戊烷(D)多氢菲(ABC)
16 15
19
1 2
11
CH3
9 10
C B
8 7
13 14
D
四个环加三条侧链
A
3 4
5
甾
6
1.6.1 胆固醇
18 12 11 1 2 19 9 10 3 4 5 8 7 6
糖类: 糖脂，糖蛋白
水和金属离子
生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。
21 20
22
24 25 23
26 27
13
17 16
非极性尾
14
15
极性头
HO
胆固醇是动物质膜的重要组分。可自身合成，在脑、肝、 肾、蛋黄中含量很高。由于其既疏水又亲水，所以属于两 亲分子。刚性平面结构对膜的流动性具有调节作用。
1.6.2 植物固醇
21 20 18 12 11 1 2 10 19 9 8 7 6 14 15 13 17 22 23
1
O
极性头
OH
2
H C C
CH 3 C C H
H
4 5 6
净电荷为 0
NH
O
鞘磷脂存在于动物细胞 的质膜中，特别是髓鞘 （包围某些神经元的轴 结构与磷 脂酰胆碱 相似 神经酰胺
18
非极性尾
突并使之绝缘）中。
1.5.2 脑苷脂
OH
极性头
CH2OH O OH O
H2 H C C CH 3 H
1 2
OH
利用它们在 体内合成：
AA（花生四烯酸）含4个双键 EPA（二十碳五烯酸）含５个双键 脑黄金
DHA（二十二碳六烯酸）含６个双键
一些常见油脂中高级脂肪酸含量
1.2 三酰甘油(TG)
1.2.1 三酰甘油的结构
1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。
H2 C HC H2 C OH OH OH O HO C R1 O HO C R2 O HO C R3