第05章 脂类的化学

重要概念
必需脂肪酸： 生物体不能自身合成，必须由食物供给的脂肪酸 ，它包含两个或多个双键 。严格意义上讲，必须脂肪酸为亚油 酸和亚麻酸，但从广义上讲，生物体能合成 ，但合成量较少， 还必须由食物补充的脂肪酸，也被认为是必须脂肪酸，如DHA、 EPA等。 如果这些脂肪酸缺乏，会引起生物体生理机能的紊乱，导致 疾病发生。 非必需脂肪酸：生物体能自身合成，如生物体能自身合成 饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸
磷脂是构成生物膜的重要成分
•脂质双层是构成生物膜的重要成分和结构基础。
• 几乎所有类型的磷脂在细胞膜中均有发现，其中 甘油磷脂中以磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine， 卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺 (phosphatidylethanolamine，脑磷脂)、磷脂酰 丝氨酸(phosphatidylserine)含量最高，鞘磷酯 中以神经鞘磷酯为主 。
高温高压条件下，完全不溶于水或很少溶于水的脂质也能大量溶于水
脂类的分类
1、简单脂质 脂肪酸和醇类所形成的酯，其中最重要的就是三酰甘油 （脂 肪）脂肪是脂肪酸与甘油所形成的酯，又叫中性脂肪，室温下为 液态的中性脂肪为油。其次还包括蜡，蜡是脂肪酸与高级一元醇 所成的酯。 2、复合脂质 复合脂类分子中除含醇和脂肪酸外，还含有其他物质，如含糖 的称为糖脂，含磷酸的称为磷脂，含蛋白质的称为脂蛋白。复脂 往往兼有两种不同化合物的理化性质，因而具有特殊的生物学功 能。 3、衍生脂质 由简单脂类和复合脂类衍生而仍具有脂类一般性质的物 质。 （1）脂肪酸：饱和及不饱和脂肪酸 （2）高级醇类：除甘 油以外的高相对分子质量醇类。（3）烃类：不含羧基或醇基，又 不被皂化的化合物，包括直链烃、类胡萝卜素等饱和及不饱和烃 类。
甘油 甘油又名丙三醇，是一种无色、无嗅、味甘的粘 稠液体，可混溶于醇和水，不溶于氯仿、醚、油类。 在各种油脂中含量一般为4%-6%。人体摄入的脂肪， 经过体内代谢分解，形成游离的甘油和脂肪酸。 甘油在高温下与脱水剂（无水氯化钙、硫酸氢钾、 硫酸镁等）共热，失水形成丙烯醛（具有刺激鼻、 喉及眼黏膜的辛辣气味）。可用此反应鉴别甘油的 存在。也可以用来鉴别油脂的存在。
FA
FA
Pi 鞘 氨 醇
X
FA
Pi
X
X = 胆碱、水、乙 醇胺、 丝氨酸、 甘油、肌醇、磷脂 酰甘油等
两类磷脂的分子组成
（一）由甘油构成的磷脂统称为甘油磷脂
•甘油磷脂又称为磷酸甘油酯
(phosphoglycerides)，
其结构特点是甘油的两个羟基被脂酸酯化，3
位羟基被磷酸酯化成为磷脂酸
(phosphatidic acid; PA)。
脂类的生理功能
(1)贮存能源 贮存脂是机体代谢所需能源的贮存形式。如果机体摄取 的营养物质超过正常需要量，就会转变成油脂积累起来，由 于其疏水，可以大量贮存。 (2)结构组分 皮下脂肪可起到防止机械损伤与热量散发等保护作用； 生物体膜的重要组成成分（磷脂及固醇组成了生物膜约一半 的部分） (3)生物活性 脂质类激素，如前列腺素、肾上腺皮质激素、性激素等 都具有重要的生物学活性。某些脂质作为细胞表面物质，与 细胞识别、种特异性和组织免疫等密切关系。同时，一些脂 质还是生物活性物质〔如脂溶性维生素A、D、E、K等)的最 好溶剂。
脂肪酸的命名
1）习惯命名法 如丁酸、棕榈酸，月桂酸、亚油酸等。 2）系统命名法
△－编码命名：从羧基端开始计算双键位 置。 ω －编码命名：从甲基端开始计算双键位 置。
脂肪酸的分类
就组成和结构而言， 天然脂肪酸以偶数碳 原子的直链脂肪酸所 占的比例最大。
不过现在已知的也有 少量其他结构的脂肪 酸存在，包括奇数脂 肪酸、支链脂肪酸和 环状脂肪酸等，主要 存在于微生物中。
脂肪酸的分类
Ⅱ不饱和脂肪酸：分子中含有双键和三键的脂肪酸。通常为液 态。 不饱和脂肪酸用y：xC表示，其中x表示碳链中碳原子数 目，y表示不饱和双键数目。含有一个双键的脂肪酸。如油酸 （1:18C）,棕榈油酸（1:16C） 油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH； 棕榈油酸CH3（CH2）5CH=CH（CH2）7COOH， 含有两个以上双键的脂肪酸。主要有亚油酸（2:18C）、亚麻 酸（3:18C）等 亚油酸CH3（CH2）4CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7COOH；18:2Δ9c,12c 亚麻酸 18:3Δ9c，12c，15c 脂肪酸双键的两种形式：顺式和反式。 顺式结构氢原子位于碳碳双键的同侧，反式结构氢原子位于碳 碳双键的异侧。
•R1常为饱和脂酸 •R2常为不饱和脂酸
体内几种重要的甘油磷脂
HO-X X取代基团 甘油磷脂名称
水
胆碱
－H
+ C H C H N( C H ) 2 2 33 + C H C H NH 2 2 3 + NH
磷脂酸
磷脂酰胆碱(卵磷脂)
乙醇胺
丝氨酸 肌醇 甘油
磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)
3 -
磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇 磷脂酰甘油
脂肪酸的分类
Ⅰ饱和脂肪酸：碳氢链上没有双键存在。根据碳原子数的不同， 又可分为下列几种： 低级饱和脂肪酸：分子中碳原子数小于10的脂肪酸，常温下为液 态。常见的有丁酸、乙酸等。CH3CH2CH2-COOH；CH3-COOH 高级饱和脂肪酸：分子中碳原子数>10的脂肪酸，常温下为固态 。常见的有软脂酸(棕榈酸)和硬脂酸。CH3(CH2)14COOH； CH3(CH2)16COOH
用生成的酯及其衍生物。 组成：组成脂质的元素除C、H、O外，还含有N、P、S。组成脂质 的醇类有甘油、鞘氨醇、高级一元醇，固醇；组成脂质的脂肪酸 大多是4个碳原子以上的长链一元酸。
特性：脂质包括的范围很广，而且化学结构和化学成分差异较大，
具有能溶于有机溶剂而不溶于水(非绝对性)的特性，因此称其为 脂溶性。但这种特性并不是绝对的，由低级脂肪酸构成的脂质可溶于水，在
深海鱼油功能的发现（爱斯基摩人） 海洋鱼油EPA＋DHA为20～30％ DHA是大脑灰质的重要成分 EPA治疗和预防心血管疾病。 在生物体内可由α-亚麻酸转化而来。
几种热点脂肪酸——AA（花生四烯酸）
1）来源：微生物 2）视网膜的重要组成成分 3）激素类物质的前体
天然脂肪酸的共性
1）脂肪酸的碳链 直链一元羧酸占绝大多数，并且几乎都是偶数碳 2）双键的位置和构型 绝大多数不饱和脂肪酸的双键是顺式构型，大多数多烯脂 肪酸为非共轭体系，两个双键之间由一个亚甲基隔开。 3）熔点 不饱和脂肪酸的熔点比同碳数的饱和脂肪酸的熔点低，双 键越多熔点越低。 4）分布 16碳和18碳的脂肪酸在油脂中分布最广，含量最多； 人体中饱和脂肪酸最普遍的是软脂酸和硬脂酸，不饱和脂肪酸 是油酸。高等植物和低等动物中，不饱和脂肪酸含量高于饱和 脂肪酸。
第四章 脂类的化学（lipid)
本章学习内容
1.脂类的概念和类别 2.简单脂质 3.复合脂质 4.衍生脂质
本章学习目标
1．了解脂类化合物的特征及分类
2．掌握脂肪及脂肪酸的结构 3、了解类脂的结构
脂类的概念
定义：脂类又称脂质或类脂，是一类溶于有机溶剂而不溶于水的
化合物。大多数脂质的化学本质是醇与高级一元酸(或脂肪酸)作
必需脂肪酸的生物学功能
1）影响膜的特性
必需脂肪酸作为机体组织细胞膜的重要组分，决定膜以及细胞接受信息的 生物学特性。一些细胞通道如分泌、趋化性、信息传递和对微生物侵袭的敏感 性也取决于膜的流动性。 2）必需脂肪酸是类二十烷的前体物 类二十烷是由二十碳多不饱和脂肪酸衍生产生的物质，主要有前列腺素、 前列环素、凝血嗯烷、白三烯等，这些物质在体内具有广泛的生物学功能。 3）必需脂肪酸能维持皮肤及其他组织对水分的不通透性 必需脂肪酸不足时，水分迅速穿过皮肤。 4）必需脂肪酸有利于胆固醇的溶解和转运 胆固醇在体内以酯的形式运输 ，含必需脂肪酸的胆固醇酯溶解性更好， 更容易被运输，前列腺素能抑制胆固醇的生物合成和促进胆固醇的跨膜转运。
卵磷脂存在于细胞膜中 卵磷脂即磷脂酰胆碱是组成细胞膜 最丰富的磷脂之一 ，其甘油2位含多不 饱和脂酸，被水解后生成溶血卵磷脂。 卵磷脂也储存着体内大部分胆碱 。
真核细胞中，甘油三酯在水相介质中成微小油滴状独立结构， 作为代谢燃料的贮藏库，脊椎动物中这些特化的细胞被称为 脂肪细胞，甘油三酯还贮藏在多种植物的种子中，提供种子 萌发时所需能量及生物合成的前体物质。 甘油三酯因碳链长且还原度高较糖贮藏的能量更多（二倍）， 再者，甘油三酯的疏水性保证了运输中不必运送额外的水化 物的重量。人体脂肪组织约有15-20 kg甘油酯，足够数月的 能量供应，相反人体可能只贮存少于一天人体需要能量的糖 元。 一些动物中，皮下贮存的甘油酯不仅是一种能量，还可对于极 低温度对生物体产生保温作用，海豹、海象、企鹅及热血的极 地动物都被非常丰厚的甘油酯所覆盖，冬眠的动物（如熊）在 冬眠前要积累大量的脂肪，既是贮能、又是保温。
脂肪酸的营养平衡：膳食油脂的科学选择
WHO推荐人类膳食用油脂脂肪酸标准模式：
饱和脂肪酸：单不饱和脂肪酸：多不饱和脂肪酸＝1 ：1：1。其中，不饱和脂肪酸中的ω-6 脂肪酸与ω-3 脂肪酸之比为4：1。
几种热点脂肪酸——α-亚麻酸
1）来源，大豆油，亚麻油等 2）多种重要ω3脂肪酸的前体物
几种热点脂肪酸——DHA/EPA
蜡
蜡是由高级脂肪酸与长链脂肪酸或者甾 醇所形成的酯。其理化性质与中性脂肪 很相似，常温下蜡是固体，能溶于醚、 苯、三氯甲烷等有机溶剂。
天然蜡按其来源可分为动物蜡和植物蜡 两大类
生物体的蜡由长链的饱和及不饱和脂肪酸(14-16C)与 长链的醇（16-30C）形成的酯，是蜂蜡的主要成分。 蜡的熔点为60-80℃ ，较甘油酯的高。
蜡因其防水性和坚硬度有广泛应用，脊椎动物一些皮 腺分泌的蜡质保护它们的毛发和皮肤以保持它们的柔 顺、润滑及防水；鸟类尤其水鸟由口腺分泌蜡质而使 它们的羽毛不透水；一些热带植物被一层蜡质包裹以