生物化学第二章
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
LOO ·+ LH
终止: L ·+ L · L-L
LOOH + L ·
(二)脂质过氧化的化学过程
生物膜是生命系统中最容易发生脂质过氧化的场所。 丙二醛(MDA)的量常被用作脂质过氧化的度量。
(三)脂质过氧化作用对机体的损伤
1.中间产物自由基导致蛋白质分子的聚合 2.终产物丙二醛导致蛋白质分子的交联 3.膜脂过氧化对膜的损害 4.膜脂过氧化与动脉粥样硬化 5Hale Waihona Puke Baidu膜脂过氧化与衰老
2.结构脂质
生物膜的主体是脂质双分子层。
参与脂双层构成的膜脂还有固醇和糖脂。
两亲化合物
在水介质中膜脂装配成脂双层。
3. 活性脂质
(1)类固醇:雄性激素、雌性激素、肾上腺皮质激素。 (2)萜类:脂溶性维生素、光合色素。 ( 3)其它:辅因子、电子载体、糖基载体、细胞内信号, 激素样作用。
♣脂类的生物学功能多种多样:
①生物膜的结构组分(甘油磷脂和鞘磷脂,胆固醇、糖脂); ②能量贮存形式(动物、油料种子的甘油三酯); ③激素、维生素和色素的前体(萜类、固醇类);
④生长因子;
⑤抗氧化剂; ⑥ 化学信号(如PIP2); ⑦参与信号识别和免疫(糖脂); ⑧动物的脂肪组织有保温,防机械压力等保护功能,植物 的蜡质可以防止水分的蒸发。
(四)脂肪酸盐与乳化反应
脂肪酸盐是典型的两亲化合物,是一种离子型去污剂。 乳化。 去污剂是一种表面活性剂。 离子型去污剂(如SDS)在高浓度时使蛋白质完全变性, 多肽链处于伸展状态;非离子型去污剂 (如 Triton-X 100 )在高于临界微团浓度( cmc )时,能使生物膜溶 解,形成以去污剂为主并掺有膜脂、膜蛋白的混合微团; 低于cmc时,一般不引起蛋白质变性,不形成微团,但 能从膜中溶出膜结合蛋白。
(4)氧化与酸败
脂类所含的不饱和脂酸与分子氧作用后,可产生脂酸过 氧化物。这些产物在空气中可以迭化成胶状复杂化合物。 不饱和度甚高的油类暴露在空气中后,也发生这种氧化。 工业上利用这种性质作油漆之用,如桐油暴露在空气中, 可得一层坚硬而有弹性的固体薄膜,可作为防雨防腐膜, 这种现象称脂类的干化。
生活细胞内的不饱和脂酸被活性氧(自由基氧)氧化产 生的过氧化物可破坏细胞结构。
(六)类二十烷烃
也 称 类 花 生 酸 ( eicosanoid ) , 包 括 前 列 腺 素 类 (prostaglandin) ,凝血恶烷类 (thromboxane) 和白细胞三 烯类(leucotriene)。 是一大类由许多哺乳动物组织产生的激素类的物质。它们 只在产生的器官中起作用,所以称为自泌调控分子,而不 是激素。 大多数的类二十烷酸是花生四烯酸的衍生物。 花 生 四 烯 酸 也 称 5,8,11,14- 二 十 碳 四 烯 酸 (eicosatetraenoio acid) ,是由亚油酸合成后加上一个二 碳单位、引入两个双键。 前列腺素参与许多生理过程的调节控制,促进炎症反应, 参与生殖过程(如排卵、受孕和分娩时子宫的收缩),参与消 化。凝血恶烷主要由血小板产生,促进血小板凝聚和平滑 肌收缩。白细胞三烯类是过敏性反应的慢反应物质的组分, 在炎症反应中起积极作用,促进白细胞趋向破坏组织。
(三)脂质的分类
脂
单脂 :为脂酸与醇(甘油醇、高级一元醇) 油 所组成的酯类。 腊 磷脂
脂质
复脂 :脂酸与醇(甘油醇,鞘氨醇)所 生成的酯,同时含有其他非脂性物 糖脂 质,如糖、磷酸及氮碱等。 取代烃
固醇类 衍生脂质 :由单脂和复脂衍生而来或与之 关系密切,具有脂质一般性质的 萜 物质。 其它脂质
(二)天然脂肪酸的结构特点
高等动、植物的脂肪酸有以下共性: (1)脂肪酸链长为14一20个碳原子的占多数且都是偶数。最常 见的是16或18个碳原子酸。 (2)饱和脂肪酸中最普遍的是软脂酸和硬脂酸。不饱和脂肪酸 中最普遍的是油酸。 (3)在高等植物和低温生活的动物中,不饱和脂肪酸的含量高 于饱和脂肪酸含量。 (4)不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸的熔点低。 (5) 高等动、植物的单不饱和指肪酸酌双键位置一般在第 9— 10碳原子之间,多不饱和脂肪酸中的一个双键一般也位于第 9-10碳原子之间。 (6)高等动、植物的不饱和脂肪酸,几乎都具有相同的几何构 型,而且都用于顺式(cis)。 (7)细菌所含的脂肪酸种类比高等动、植物的少得多。细菌的 不饱和脂肪酸只带有一个双键。
表示皂化所需的碱量数值称皂化价。皂化价为皂化1g油 脂所需的 KOH的 mg数。通常从皂化价的数值即可略知 混合脂酸或混合脂肪的平均相对分子质量。
皂化价与脂肪(或脂酸)的相对分子质量成反比,脂肪 的皂化价高表示含低相对分子质量的脂酸较多,因为同 重量的低级脂酸皂化时所需的KOH数量比高级脂酸为多。
第二章 脂 质
引 言 脂肪酸 三酰甘油和蜡 脂质过氧化作用 磷酯 糖脂 萜和类固醇 脂蛋白
一、引
(一)存在
言
脂类就是动、植物的油脂。人们吃的动物油脂(如猪油、 牛羊油脂、鱼肝油、奶油等)、植物油(如豆油、菜油、 花生油、芝麻油、茶油、棉子油等)和工业、医药上用 的蓖麻油和麻仁油等都属于脂类物质。一切动植物都含 有脂质,它是构成原生质的重要成分,也是动植物的储 能物质。动物(包括人类)腹腔的脂肪组织、肝组织、 神经组织和植物中油料作物的种子等的脂质含量都特别 高。
(3)熔点
天然油脂无明确熔点, 因为它们多是几种脂 肪的混合物,有折光 性。三酰甘油的熔点 一般随组分中不饱和 脂肪酸(双键数目) 和低相对分子质量脂 肪酸的比例增高而降 低。
2. 化学性质
(1)水解与皂化 一切脂肪都能被酸、碱、蒸汽及脂酶所水解,产生甘油及 脂酸。如果水解剂是碱,则得甘油和脂酸的盐类。这种盐 类称皂,因此,也称碱水解脂肪的作用为皂化作用。
(一)自由基、活性氧和自由基链反应
自由基是含有奇数价电子并因此在一个轨道上具有一个 未成对电子的原子或原子团。 自由基有 3个显著的特征:具有顺磁性;反应性强;寿 命短。 产生自由基的常见途径:辐射诱导;热诱导;单电子氧 化还原。
活性氧为氧或含氧的高反应活性分子,如 · O2-、 · OH、 H2O2 、 1O2 ( 单 线 态 氧 ) 等 。 脂 质 过 氧 化 中 间 产 物 ( LO · , LOO· 和LOOH),O3,NO也属活性氧。 自由基化学性质活泼,其反应的最大特点是倾向于进行 链反应: 引发: 增长: LH + · OH L ·+ O2 L ·+ H2O LOO ·
(二)蜡
蜡是高级脂酸与高级一元醇所生成的酯。不溶于水,熔 点较脂肪高,一般为固体,不易水解。在动物体内多存 在于分泌物中,主要起保护作用。蜂巢、昆虫卵壳、羊 毛、鲸油皆含有蜡。 蜂蜡为许多高级一元醇酯的混合物,但主要成分是三十 醇的棕榈酸酯(C15H31COOC30H61),C25~C35的链烷 也在蜂蜡中发现。 中国虫蜡是一种昆虫( Coccus ceriferus Fabr.)的 分泌物。其主要成分为二十六醇的二十六及二十八酸酯。
(二)脂类的化学概念
脂类分子都含碳、氢、氧元素,有的也含氮和磷。脂 类被碱水解后产生醇(一般为甘油醇)和脂肪酸。因 此,可以说脂类是脂肪酸(C4以上的)和醇[包括甘油 醇、鞘氨醇(或称神经醇)、高级一元醇和固醇]等所 组成的酯类及其衍生物,它们具有下列3个特征: ①不溶于水而溶于脂溶剂,如乙醚、丙酮及氯仿等。 ②为脂肪酸与醇所组成的酯类。 ③能被生物体利用,作为构造、修补组织或供给能 量之用。
二、脂肪酸
(一)脂肪酸的种类
自然界存在的脂酸皆为含双数碳的 脂酸(海洋生物中含有奇数碳原子 的脂肪酸),已知者有C4~C28的 各种脂酸,分饱和脂酸、不饱和脂
酸、羟酸和环酸四类(表2-1),
饱和与不饱和脂酸为主体,羟酸和 环酸仅存在于个别动植物体中。不
饱和脂酸皆为 C18 到 C22 的脂酸,
其中有含 5 个不饱和双键者,这些 不饱和脂酸,都有其一定的特殊生
羊毛蜡的成分为三羟蜡酸环醇酯(以胆固醇为主)。
鲸蜡的主要成分为十六醇棕榈酸酯(C15H31COOC16H33)。 蜡在工业上用途颇大,蜂蜡、虫蜡可作涂料、绝缘材料、 润滑剂,羊毛蜡可制高级化妆品。
四、脂质过氧化作用
多不饱和脂肪酸或脂质的氧化变质称为脂质过氧化作用。 脂质过氧化直接干扰和破坏膜的生物学功能。人类的许 多疾病如肿瘤、血管硬化以及衰老现象都涉及脂质过氧 化作用。
(四)脂质的生物学作用
1.贮存脂质
1g 油脂在体内完全氧化产生 37kJ ( 9kcal )( 1g 糖 或蛋白质只产生17kJ) 油脂的贮存不需结合水。 动物皮下的三酯酰甘油还可作为抗低温的绝热层。
人和动物的皮下和肠系膜脂肪组织还起防震的填充物 作用。
动物的皮肤腺分泌腊使毛发、羽毛柔软、润滑并防水。 叶覆盖一层腊以防寄生物侵袭和水分的过程蒸发。
(五)必需多不饱和脂肪酸
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。但是,哺乳动物 不能合成多不饱和脂肪酸(如亚油酸和亚麻酸),而对 人体的功能又是必不可少的,称为必需脂肪酸。
亚油酸和亚麻酸必须从植物中获取。花生四烯酸可由亚 油酸在体内合成。
天然油脂暴露在空气中经相当时间后即败坏而发生臭味, 这种现象称酸败。酸败现象在温暖季节更易发生。
酸败原因有二:①脂类因较长期经光和热或微生物的作 用而被水解,放出自由脂酸,低分子脂酸即有臭味。② 因空气中的氧使不饱和脂酸氧化,产生的醛和酮,亦有 臭味,故陈腐脂类酸败的原因,大概不外乎水解与氧化。
酸败程度的大小用酸价来表示。酸价就是中和 1g 脂类 的游离脂酸所需的KOH mg数。
三、三酰甘油和蜡
动、植物油脂的化学本质是酰基甘油,其中主要 是三酰甘油。常温下呈液态的酰基甘油称油,呈 固态的称脂。 三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三酯。
(一)三酰甘油的物理和化学性质
1.物理性质
(1)颜色和气味 纯的三酰甘油是无色、无嗅、无味的稠性液体或蜡状固 体。 (2)密度和溶解度 密度皆小于1(固体脂类的比重约为0.8,液体脂类的比 重为0.91~0.94)。不溶于水.而溶于脂溶剂。低分子 脂酸(自 C6 以下)组成的脂肪略溶于水。在有乳化剂 如肥皂和胆汁酸盐存在下,油脂可和水混合成乳状液, 这种作用可促进肠道内脂肪的吸收,有重要生理意义, 因为动物的胆汁可分泌到肠道,胆汁内的胆汁酸盐可使 肠内脂肪乳化。
(三)脂肪酸的物理和化学性质
非极性烃链是造成脂肪酸在水中溶解度低的原因,烃 链越长,溶解度越低。 饱和脂肪酸的熔点比相同链长的饱和脂肪酸低,双键 越多,熔点越低。顺式异构体的熔点又比反式异构体 的低。 脊椎动物中的游离脂肪酸与蛋白质载体(血清清蛋白) 结合参与血循环。 脂肪酸可以发生氧化和过氧化,不饱和脂肪酸在双键 处可以发生加成反应。
2.氢化和卤化 脂肪分子中的不饱和脂酸与自由不饱和脂酸一样,可 以与氢及卤素起加成作用。 不饱和脂肪在有催化剂如 Ni 的影响下,其脂酸的双键 上可加入氢而成饱和脂。这个作用称氢化,例如:
卤素中的溴、碘同样可加入不饱和脂肪的双键上,而 产生饱和的卤化脂,这种作用称卤化。
加碘作用在油脂分析上非常重要,从加碘数目的多少, 可以推测油脂中所含脂酸的不饱和程度。表示油脂的 不饱和度用碘价。碘价就是100g脂类样品所能吸收的 碘克数, (3)乙酰化 含羟酸的甘油酯和醋酸酐 作用即成乙酰化酯(乙酰 基与OH基结合)。 油脂的羟基化程度用乙酰价表示。乙酰价即中和由1g乙酰 脂经皂化释出的乙酸所需的 KOH mg数。从乙酰价的大小, 即可推知样品中所含羟基的多少。
理功能。
脂肪酸常用简写法表示。简写法的原则是: 先写出碳原子的数目,再写出双键的数目, 最后表明双键的位置。如
软脂酸 16:0 表明软脂酸含l6碳原子,无双 键; 油 酸 18:1(9)或18:1Δ9 表明油酸为具有18 个碳原子,在第 9—10 位之间有一个不饱和 双键的脂肪酸; 花生四烯酸 20:4(5 、 8 、 11 、 14) 或 20:4Δ5,8,11,14 表明花生四烯酸为具有 20个碳 原子,在第 5—6 、 8—9 、 11 - 12 和 14-15 碳 原子之间各有一个不饱和键的脂肪酸;