第2章　脂　質(zhì)

2.1　復(fù)習(xí)筆記

一、脂質(zhì)

1概述

脂質(zhì)是指一類低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子。大多數(shù)脂質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。脂質(zhì)水解后一般產(chǎn)生醇和脂肪酸。脂質(zhì)的元素組成主要是碳、氫、氧，有些還含有氮、磷及硫。

2分類

（1）根據(jù)化學(xué)組成可將脂質(zhì)分為單純脂質(zhì)、復(fù)合脂質(zhì)和衍生脂質(zhì)三大類，如表2-1所示。

①單純脂質(zhì)：由脂肪酸和甘油形成的酯。

②復(fù)合脂質(zhì)：除含有脂肪酸和醇之外，還有其他非脂分子的成分。

③衍生脂質(zhì)：由單純脂質(zhì)和復(fù)合脂質(zhì)衍生而來，具有脂質(zhì)一般性質(zhì)的物質(zhì)。

表2-1　脂質(zhì)按化學(xué)組成的分類

（2）根據(jù)脂質(zhì)物理性質(zhì)，可把它們分為非極性和極性兩大類，如圖2-1所示。

圖2-1　脂質(zhì)按物理性質(zhì)的分類

（3）根據(jù)脂質(zhì)的生物學(xué)功能可將脂質(zhì)分為三類：貯存脂質(zhì)、結(jié)構(gòu)脂質(zhì)和活性脂質(zhì)如表2-2所示。

表2-2　脂質(zhì)的生物學(xué)功能分類

二、脂肪酸

1脂肪酸的種類

脂肪酸是指由一條長的烴鏈和一個(gè)末端羧基組成的羧酸。根據(jù)有無雙鍵把脂肪酸分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。

表2-3　脂肪酸的分類

2天然脂肪酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

天然脂肪酸碳原子數(shù)目幾乎都是偶數(shù)，這是由于在物體內(nèi)脂肪酸以二碳單位（乙酰CoA形式）從頭合成。天然脂肪酸多數(shù)為12至24碳，最常見的為16和18碳，如軟脂酸、硬脂酸和油酸等。大多數(shù)單不飽和脂肪酸雙鍵的位置在C9和C10之間（Δ9），在多不飽和脂肪酸中通常一個(gè)雙鍵也位于Δ9，其余雙鍵多位于Δ9和烴鏈的末端甲基之間。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。

3脂肪酸的物理和化學(xué)性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)

脂肪酸烴鏈的長度與不飽和程度常常決定著脂肪酸和含脂肪酸化合物的物理性質(zhì)。

①烴鏈愈長，溶解度愈低；

②不飽和度越大，流動(dòng)性越強(qiáng)；

③對(duì)相同鏈長的不飽和脂肪酸，雙鍵愈多熔點(diǎn)愈低；

④順式異構(gòu)體的熔點(diǎn)比反式異構(gòu)體低。

（2）化學(xué)性質(zhì)

脂肪酸可以發(fā)生氧化和過氧化，不飽和脂肪酸在雙鍵處可以發(fā)生加成如鹵化和氫化。

4脂肪酸鹽與乳化作用

脂肪酸鹽具有親水基（電離的羧基）和疏水基（長的烴鏈），是典型的兩親化合物，可以使脂類形成小滴，分散到水中，作為去污劑使用，也可用于生化實(shí)驗(yàn)。

5必需多不飽和脂肪酸

必需脂肪酸是指人體不能合成，但對(duì)人體功能必不可少的必須從膳食中獲得的脂肪酸。例如亞油酸和亞麻酸

是人體必需脂肪酸。

6類二十碳烷

由20碳的多不飽和脂肪酸衍生而來，包括幾類信號(hào)分子：前列腺素、凝血噁烷和白三烯，合成前體主要是花生四烯酸。

三、三酰甘油和蠟

動(dòng)、植物油脂的化學(xué)本質(zhì)是酰基甘油，包括三酰甘油、二酰甘油和單酰甘油，主要是三酰甘油也即甘油三酯。此外還有少量二酰甘油和單酰甘油。

1三酰甘油的物理和化學(xué)性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)

①無色、無嗅、無味的稠性液體或蠟狀固體；

②不溶于水，微溶于低級(jí)醇，易溶于乙醚、氯仿、苯和石油醚等非極性有機(jī)溶劑；

③沒有明確的熔點(diǎn)，與脂肪酸的組成有關(guān)；

④能被乳化劑（如膽汁酸鹽）所乳化。

（2）化學(xué)性質(zhì)

表2-4　三酰甘油的化學(xué)反應(yīng)類型

2蠟

蠟是長鏈（烴基碳數(shù)為16或16以上）脂肪酸和長鏈一元醇或固醇形成的酯。簡(jiǎn)單蠟酯的通式為RCOOR′，天然的蠟是多種蠟酯的混合物。蠟分子中含有一個(gè)很弱的極性頭和非極性尾，因此完全不溶于水，蠟的硬度由烴鏈的長度和飽和度決定。蠟分布在生物體表面主要起保護(hù)作用。

四、脂質(zhì)過氧化作用

1概述

脂質(zhì)過氧化作用是指多不飽和脂肪酸或脂質(zhì)的氧化變質(zhì)。

2自由基、活性氧和自由基鏈反應(yīng)

（1）自由基

自由基又稱游離基，是指含有奇數(shù)價(jià)電子且在一個(gè)軌道上具有一個(gè)不成對(duì)電子的原子或原子團(tuán)，具有順磁性、反應(yīng)性強(qiáng)但壽命短的特點(diǎn)，且大多數(shù)自由基很活潑。輻射誘導(dǎo)、熱誘導(dǎo)以及單電子氧化還原都可以引起自由基的產(chǎn)生。

（2）活性氧

活性氧是指氧或含氧的高反應(yīng)活性分子，如·OH、H₂O₂、1O₂（單線態(tài)氧）等。氧在機(jī)體內(nèi)大量地被轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚匝踝杂苫鶗?huì)導(dǎo)致氧中毒，活性氧可以進(jìn)攻和損害細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)、酶和DNA，從而引起組織病變、器官功能失常。

（3）自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

自由基能發(fā)生多種反應(yīng)，如化合、取代、加成等，而且自由基反應(yīng)是包括引發(fā)、增長和終止3個(gè)階段的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

①引發(fā)：由反應(yīng)性足夠強(qiáng)的起始自由基開始。

②增長：一經(jīng)引發(fā)，生成的新自由基可通過加成、抽氫、斷裂等任一種或幾種方式使鏈反應(yīng)增長。

③終止：兩個(gè)自由基之間發(fā)生偶聯(lián)或歧化反應(yīng)，生成穩(wěn)定的非自由基產(chǎn)物，鏈反應(yīng)終止。

3脂質(zhì)過氧化的相關(guān)作用

脂質(zhì)過氧化作用是典型的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

（1）脂質(zhì)過氧化對(duì)機(jī)體的傷害

①中間產(chǎn)物導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚合

脂質(zhì)過氧化的中間產(chǎn)物作為引發(fā)劑通過抽氫使蛋白質(zhì)分子變成自由基，后者可以引起聚合式鏈反應(yīng)，鏈增長的結(jié)果是導(dǎo)致蛋白質(zhì)的聚合。

②終產(chǎn)物丙二醛導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子的交聯(lián)

脂質(zhì)過氧化物終產(chǎn)物二醛基化合物如丙二醛可與蛋白質(zhì)分子的氨基發(fā)生作用導(dǎo)致多肽鏈的鏈內(nèi)交聯(lián)和鏈間交聯(lián)，使酶將失去它們的生物活性，導(dǎo)致代謝異常。

③脂質(zhì)過氧化物對(duì)膜的損害

直接結(jié)果是膜不飽和脂肪酸減少，膜脂的流動(dòng)性降低，膜功能異常。

④脂質(zhì)過氧化物與動(dòng)脈粥樣硬化

引起如動(dòng)脈粥樣硬化的疾病。

⑤脂質(zhì)過氧化物與衰老

脂質(zhì)過氧化物加快細(xì)胞或者機(jī)體的衰老，使脂褐素含量增加。

（2）抗氧化劑的保護(hù)作用

抗氧化劑是指凡具有還原性而能抑制靶分子自動(dòng)氧化即抑制自由基鏈反應(yīng)的物質(zhì)。自由基清除劑是指能與自由基反應(yīng)使之還原成非自由基的抗氧化劑。抗氧化劑有以下幾種分類（表2-5）

表2-5　抗氧化劑的分類

五、磷脂

磷脂是重要的兩性物質(zhì)，是生物膜的重要組分，包括甘油磷脂和鞘磷脂兩類。

1甘油磷脂

（1）概述

甘油磷脂又稱甘油磷酸酯，是甘油醇酯的衍生物，是第一大類膜脂。甘油磷脂包括磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、縮醛磷脂和雙磷脂酰甘油六類物質(zhì)。甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來，甘油骨架的C1和C2被脂肪酸酯化，膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇、甘油、磷脂磷脂酰甘油等極性頭與磷酸相連。

（2）一般性質(zhì)

①純的甘油磷脂為白色蠟狀固體，由于分子中多不飽和脂肪酸的過氧化作用，暴露在空氣中顏色變暗。

②磷脂屬于兩親脂質(zhì)，是成膜分子，在水中能形成雙分子層的微囊，可構(gòu)成生物膜。

③用弱堿水解甘油磷脂產(chǎn)生脂肪酸鹽（皂）和甘油-3-磷酰醇，用強(qiáng)堿水解則生成脂肪酸鹽、醇和甘油-3-磷酸。

④酶水解的一些中間物如溶血甘油磷脂是強(qiáng)表面活性劑，可使細(xì)胞膜溶解。

2鞘磷脂

鞘磷脂又稱鞘氨醇磷脂，由鞘氨醇、脂肪酸和磷酰膽堿（少數(shù)是磷酰乙醇胺）組成，主要存在于神經(jīng)的髓鞘中。神經(jīng)酰胺是鞘脂類（鞘磷脂和鞘糖脂）共同的基本結(jié)構(gòu)。

六、糖脂

糖脂是指糖通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。根據(jù)脂質(zhì)部分的不同，糖脂可分為鞘糖脂、甘油糖脂以及由類固醇衍生的糖脂。

表2-6　糖脂的類別

七、萜和類固醇

1萜

萜分子的碳架可看成是由兩個(gè)或多個(gè)異戊二烯單位連接的直鏈分子或環(huán)狀分子。根據(jù)所含的異戊二烯的數(shù)目、萜可分為單萜、雙萜、三萜和多萜等。萜不含脂肪酸，屬不可皂化脂質(zhì)，以乙酸為前體合成。

2類固醇

類固醇又稱甾類，是以環(huán)戊烷多氫菲為基礎(chǔ)的一類醇、酸或其衍生物，不可皂化。存在于大多數(shù)真核細(xì)胞的膜中，但細(xì)菌不含固醇類。固醇可游離存在，也可與脂肪酸成酯存在。固醇主要分為動(dòng)物固醇、植物固醇以及酵母固醇。

八、脂蛋白

脂蛋白是指由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)以非共價(jià)鍵結(jié)合而成的復(fù)合體。脂蛋白中的蛋白質(zhì)部分稱載脂蛋白，血漿中轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì)的脂蛋白顆粒稱為血漿脂蛋白。

1血漿脂蛋白的分類

根據(jù)血漿脂蛋白的密度不同，可用超離心法把它們分成5個(gè)細(xì)分：乳糜微粒，極低密度脂蛋白（VLDL），中間密度脂蛋白（IDL），低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。

2血漿脂蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

表2-7　血漿脂蛋白的分類和功能