2011-2012-2第二章-脂类化学和生物膜

第二章脂类化学与生物膜

第一节概论

一、脂类的概念及生物学功能

（一）概念

1、脂类共同的物理性质，不溶于水，但是能溶于非极性的有机溶剂（氯仿、乙醚、丙酮、苯等）中。

2、化学组成和化学结构上有很大的差异。

3、一般是由脂肪酸和醇组成、也有不含脂肪酸的如萜类、固醇类及其衍生物。

4、元素组成：主要是C、H、O，有的还含有N、P、S的化合物。

（二）脂类的生物功能

1、膜功能：磷脂、糖脂和胆固醇是构成生物膜的重要结构成分。

2、能量来源：脂肪是生物体内重要的供能和储能物质。

3、对动物来讲:是必需脂肪酸和脂溶性的维生素的溶剂。

4、参与信号的传导和识别：糖脂参与信号传导。

5、防机械损伤和热量散发等保护作用。

6、有些脂类还具有维生素和激素的功能。

某些萜类及类固醇类物质如维生素A、D、E、K、胆酸及固醇类激素具有营养、代谢及调节功能。

二、脂类的分类

根据组成脂类的不同组份可以将脂类分为三大类：

1、单脂（单纯脂质）：脂肪酸和醇所形成的酯。

（1）甘油三酯：三分子脂肪酸和一分子甘油所组成的酯；

（2）蜡：由高级脂肪酸和高级一元醇构成的酯。分动物蜡和植物蜡。

2、复脂（复合脂质）：除醇类和脂肪酸外尚含有其他物质。

（1）磷脂：分为甘油醇磷脂和鞘胺醇磷脂；

（2）糖脂：分为鞘糖脂和甘油糖脂；

三、类脂化合物（衍生脂质）:上述脂类物质衍生而来或关系密切。

（1）固醇类；

（2）萜类；

（3）其它：如维生素A、D、E、K。

第二节油脂

一、油脂的结构

1、油脂（也叫脂肪、真脂、酯酰甘油，包括脂和油），属于脂酰甘油酯，常温下脂一般是固体，而油是液体。

2、脂酰甘油：即脂肪酸和甘油所形成的脂。包括：单脂酰甘油，二脂酰甘油和三脂酰甘油三种。

其中，三酯酰甘油是脂类中最丰富的一大类，其结构如图所示:

3、甘油三酯的类型

（1）甘油三酯根据脂肪酸是否相同分为

a.简单甘油三脂（简单三脂酰甘油）：三个脂肪酸都是相同的。

b.混合甘油三脂（混合三酯酰甘油）：含有两个或两个以上不同的脂肪酸的甘油三酯。

（2）多数天然的油脂都是简单的甘油三酯和混合的甘油三酯的复杂的混合物。（3）三酰甘油个空间结构：

二、油脂的水解物

（一）脂肪酸

1、目前已发现100余种脂肪酸，它们主要在链的长度和饱和度方面有差异。

2、在自然界中游离的脂肪酸较为少见，绝大部分脂肪酸是以结合形式存在的。按照其饱和程度脂肪酸可分成：

饱和脂肪酸；

不饱和脂肪酸。

3、脂肪酸的特点

（1）它们之中大部分是不分枝和无环、无羟基的单羧酸；

（2）自然界中分子中的碳原子数目绝大多数是偶数；

（3）饱和脂肪酸中最普遍的软脂酸（十六酸）和硬脂酸（十八酸）。不饱和脂肪酸中最普遍的是油酸（△9 - 十八烯酸）；

（4）不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸低。链长相同则不饱和度越高，熔点越低。

（5）细菌中所含的脂肪酸比植物动物少得多，绝大多数为饱和脂肪酸。高等植物和低温生活的动物中不饱和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸含量。

（6）高等动植物的不饱和脂肪酸是顺式结构

（7）必需脂肪酸：维持哺乳动物正常生长所需要的而体内又不能合成的脂肪酸称为必需脂肪酸(如：亚油酸和亚麻酸)。

●哺乳动物中的亚油酸（18碳2烯酸）和亚麻酸（18碳3烯酸）是从植物中获

得的。如亚油酸在红花油、玉米油、棉籽油、大豆油中含量均在 50% 以上。（二）甘油

1、甘油味道甜，质量密度为1.26；

2、和水与乙醇可以任何比例互溶，但不溶于乙醚、氯仿等；

3、甘油是许多化合物的良好溶剂，广泛地用于化妆品和医药工业；

4、甘油能保持水分，可以作为润湿剂。

三、甘油三酯的性质

（一）物理性质

1、外观：一般为无色、无味、无臭，呈现中性，密度小于1（固体≈0.8,液体≈ 0.915-0.94) 。

以下）所构成的脂肪2、溶解性：不溶于水，溶于非极性溶剂，但低级脂肪酸（C

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可略溶于水。在胆汁酸或乳化剂存在下乳化。

3、熔点：碳链越长熔点越高，饱和脂肪酸高于不饱和脂肪酸的熔点。

如：三软酯酰甘油和三硬酯酰甘油在体温下为固态，三油酰甘油和三亚油酰甘油在体内呈液态。

如：猪的脂肪中油酸占50%，猪油的固化点30.5℃，人的脂肪中油酸占70%,人油的固化点15℃。

植物中含有大量的不饱和脂肪酸，因此成液态。

（二）化学性质

1、酯键产生的性质

●水解和皂化：将脂酰甘油与酸或碱共煮或经脂酶作用时都可以发生水解,当用

碱水解酯酰甘油时，可产生脂肪酸的盐类即肥皂，故称之为皂化反应。

●皂化值：完全皂化一克油脂所消耗的KOH的毫克数。

●

2、由不饱和脂肪酸产生的性质

（1）氢化和卤化

●氢化：油脂中的不饱和键可以在金属镍催化下发生氢化反应：

●卤化和碘值：油脂可以与囱素发生加成作用。生成卤代脂肪酸，称为卤化作用。

●碘值：指100克油脂与碘作用所需碘的克数。

●

●测定过程的反应：

（2）氧化：

温和条件下氧化（如空气）：

剧烈条件下氧化（如臭氧）：

（3）酸败和酸值

●酸败：油脂是在空气中暴露过久即产生难闻的臭味这种现象称为酸败。

●水解性酸败：由于光、热或微生物的作用，使油脂水解生成脂酸，低级脂酸有

臭味，称水解性酸败。

●氧化性酸败：由于空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产生醛和酮等，称氧化性酸

败。

●酸值（价）（acid number or value）：中和1g油脂中的游离脂肪酸所需KOH

的mg数。

●酸败的主要原因：

a、首先由于油脂的不饱和成分发生自动氧化，产生过氧化物质进而降解成醛酮酸的复杂混合物；

b、其次微生物的作用。它们把油脂分解为游离的脂肪酸和甘油。一些低级脂肪酸本身就有臭味，脂肪酸经系列酶促反应也产生挥发性的低级酮。甘油可被氧化成具有异臭的 1、2-环氧丙酮。

3、由羟基产生的性质

●羟基脂肪酸乙酰化：油脂中含羟基的脂肪酸可以与乙酰酐或其它酰化试剂作用

形成相应的酯：

●乙酰化值：指1克乙酰化的油脂经分解释放出的乙酸用氢氧化钾中和时所需要

的氢氧化钾的毫克数。

●总结：脂肪酸的化学性质完全可以从其结构中被推导出来。

a、酯键水解——皂化反应。