第2章　脂质化学

2.1　复习笔记

一、脂质的概念及类别

1脂质的化学概念及其重要性

（1）脂质的概念

脂质是脂肪酸（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。水解后一般产生醇和脂肪酸。脂质是构成原生质的重要成分，一切动植物都含有脂质。

（2）脂质的特性

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。

（3）脂质主要的生物功能

①提供能量。

②保护和御寒作用。

③为脂溶性物质提供溶剂，促进人及动物体吸收脂溶性物质。

④提供必需脂酸。

⑤磷脂和糖脂是构成生物膜基本成分。

⑥脂质作为细胞表面的物质，与细胞识别、免疫等密切相关。

⑦有些脂质还具有维生素和激素的功能。

2脂质的分类

脂质可分为单脂与复脂两大类（图2-1）。

图2-1　脂质的分类

二、单脂

1脂肪与脂肪酸

（1）脂肪

脂肪是由四碳以上构成的甘油酯，体内脂肪以二碳单位的乙酰CoA从头合成，因此脂肪链为偶数个碳原子的碳链。脂肪分为简单三油甘脂和混合三油甘脂。

①简单三酰甘油中的3个脂酸是相同的。

②混合三酰甘油中的3个脂酸是不相同的。

（2）脂肪酸

脂肪酸简称脂酸，分为饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、羟酸和环酸。

①饱和脂肪酸

通式为C_nH_2nO₂，分子内不含不饱和键，性质稳定，不容易被氧化，但是含较多胆固醇。

②不饱和脂肪酸

多为C₁₈～C₂₂的脂酸，不饱和时双键的位置在C₉和C_l0之间，多不饱和脂肪酸中通常一个双键也位于△⁹，其余双键多位于△⁹和烃链的末端甲基之间。

亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸是动物所必需的脂肪酸。

③羟酸与环酸

羟酸是指结构中含有羟基的脂肪酸；环酸是指结构为环状的脂肪酸。羟酸和环酸仅存在于个别动植物体中。

④脂肪酸结构的表示方法

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。如棕榈酸用16：0表示，表明棕榈酸含16个碳原子，无双键。油酸用18：1^△9或18：1[9]表示，表明油酸为18个碳原子，在第9～10位之间有一个不饱和双键。

⑤生物体中脂肪酸的结构特点

a．碳原子数在4～36之间，最常见的为12～24之间。

b．绝大多数是偶数碳原子的直链脂肪酸，奇数碳原子的支链脂肪酸很少。

c．不饱和脂肪酸的双键绝大多数为顺式（cis），单不饱和脂肪酸的双键一般在第9、10位碳原子之间，多不饱和脂肪酸的双键除△⁹外，其他双键一般为△¹²和△¹⁵，这些双键很少连在一起，而是间隔存在，其间至少隔一个亚甲基（-CH₂-）。

（3）脂肪的物理性质和化学性质

①物理性质

a．脂肪无色、无嗅、无味，呈中性，相对密度皆小于1（固体脂质的相对密度约为0.8，液体脂质的相对密度为0.915～0.94）。

b．不溶于水，而溶于有机溶剂，在热乙醇内溶解度甚大，在冷乙醇内不易溶解。

c．乳化作用，即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。

d．脂肪能溶解脂溶性维生素（维生素A、D、E、K）和某些有机物质（如香精）。

e．天然脂肪无明确熔点，有折光性，不饱和脂肪的折光率一般比饱和脂肪的高。

②化学性质

脂肪的化学性质和它本身的酯键及其所含的甘油和脂酸都有关。

表2-1　与脂肪化学性质有关的因素

2蜡

蜡是高级脂酸与高级一元醇所生成的酯。

（1）蜡的性质

蜡不溶于水，熔点较脂肪高，一般为固体，不易水解。

（2）蜡的用途

①蜡在动物体内多存在于分泌物中，主要起保护作用。

②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。

三、复脂

复脂是指含磷或糖等非脂性物质的脂质，脂质可分磷脂与糖脂两类。

1磷脂

磷脂为含磷的单脂衍生物，是细胞膜的重要成分,可分为甘油醇磷脂及鞘氨醇磷脂两类。磷脂是细胞膜的重要成分。

（1）甘油醇磷脂

甘油醇磷脂由甘油、脂酸、磷酸和其他基团（如胆碱、乙醇胺、丝氨酸、脂性醛基、脂酰基或肌醇等中的一或两种）组成，是甘油醇酯的衍生物。包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、缩醛磷脂和双磷脂酰甘油六类物质。

①磷脂酰胆碱（卵磷脂）

a．结构

磷脂酰胆碱分子含甘油、脂酸、磷酸、胆碱等基团。自然界存在的磷脂酰胆碱为L-α-磷脂酰胆碱，其结构式为：

第一，R₁（或R₂）-CO-是脂酰基。磷脂酰胆碱有α-型与β-型之分。

第二，磷脂酰胆碱的磷酸基上的-H和胆碱基N上的-OH基可解离，因此，其结构式存在两性离子型。

第三，磷脂酰胆碱分子中的脂酸随不同磷脂而异。天然磷脂酰胆碱常常是含有不同脂酸的几种磷脂酰胆碱的混合物。

第四，α位的脂酸（R₁CO-）通常是饱和脂酸，β位的脂酸（R₂CO-）通常是不饱和脂酸。

b．性质

第一，磷脂酰胆碱为白色蜡状固体，在低温下可结晶，易吸水变成棕黑色胶状物。不溶于丙酮，但溶于乙醚及乙醇，在水中呈胶状液。

第二，磷脂酰胆碱经酸或碱水解后可得脂酸、甘油磷酸和胆碱，在体外很难水解，但在生物体内可经酶促水解生成甘油和磷酸。

第三，磷脂酰胆碱分子中的磷酰胆碱端为亲水端，有极性，易与水相吸，称为极性端；其余部分为非极性端，属于两亲化合物。

第四，脂酰胆碱可被磷脂酰胆碱酶水解，失去1分子脂酸而产生单脂酰化合物。磷脂酰胆碱被胆碱磷酸酯酶水解，释放出胆碱，即产生磷脂酸。

②磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸

磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸旧称脑磷脂。这两种磷脂是在脑组织、神经组织和心、肝及其他组织中存在，常与磷脂酰胆碱共存。

a．结构

磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸的结构与磷脂酰胆碱相似。

b．性质

第一，磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸性质不稳定，易吸水，在空气中即氧化为棕黑色物质。水解后产生脂酸、甘油磷酸与乙醇胺或丝氨酸。

第二，磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸的脂酸通常有4种，即棕榈酸、硬脂酸、油酸及少量二十碳四烯酸。

第三，磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸不溶于丙酮及乙醇而溶于乙醚，故可与磷脂酰胆碱分开。

③磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇磷酸、磷脂酰肌醇二磷酸

磷脂酰肌醇是一类由磷脂酸与肌醇结合的脂质。

④缩醛磷脂

缩醛磷脂存在于脑组织及动脉血管，可能有保护血管的功用。

⑤双磷脂酰甘油

双磷脂酰甘油又称心磷脂，大量存在于心肌中，由两分子磷脂酸和一分子甘油结合而成，是脂质中唯一具有抗原性的脂质。

（2）鞘氨醇磷脂

鞘氨醇磷脂是由鞘氨醇、脂酸、磷酸与氮碱组成的鞘氨醇酯衍生物，主要存在于神经的髓鞘中。鞘氨醇的氨基以酰胺键与长链（C₁₈～C₂₀）脂酸的羧基相连称神经酰胺，是鞘氨醇磷脂的母体。

①鞘磷脂的结构

鞘磷脂由鞘氨醇、脂酸、磷酸及胆碱组成。其结构为：

②鞘磷脂的性质及功用

a．鞘磷脂为白色晶体，对光及空气皆稳定，可经久不变，不溶于丙酮、乙醚，而溶于热乙醇，与CdCl₂成加合物，在水中呈乳状液，有两性解离性质。

b．鞘磷脂主要存在于神经的髓鞘中，对神经的激动性和传导性可能有重要作用。

2糖脂

糖脂是具有一般脂质溶解性质的含糖脂质。分子中含一个及以上的糖分子。糖脂不溶于水而溶于脂溶剂。糖脂是构成细胞膜脂质双层的组分，糖脂中的神经节苷脂具有受体的功能。

（1）N-酰基鞘氨醇糖脂（神经酰胺糖脂）

N-酰基鞘氨醇糖脂只含1分子半乳糖，由鞘氨醇、脂酸和D-半乳糖所组成，是哺乳动物组织中存在的最简单的鞘氨醇糖脂。溶于热乙醇、热丙酮、吡啶及苯，不被碱皂化。N-酰基鞘氨醇糖脂分为脑苷脂和神经节苷脂。

①脑苷脂（脑糖脂）

脑苷脂只含1分子糖（半乳糖），是哺乳动物组织中存在的最简单的鞘氨醇糖脂。脑苷脂分角苷脂、α-羟脑苷脂、烯脑苷脂和羟烯脑苷脂。

②神经节苷脂（神经节糖脂）

神经节苷脂存于大脑灰质、神经节细胞、红细胞、脾、肝和肾等软组织中，其组分为鞘氨醇、脂酸、半乳糖、葡萄糖和唾液酸。

（2）甘油醇糖脂

甘油醇糖脂又称植物糖脂，是由二酰甘油与己糖或脱氧葡萄糖结合而成的化合物。存在于绿色植物中。

3固醇

固醇类是环戊烷多氢菲的衍生物，是4个环组成的一元醇。所有固醇化合物分子都是以环戊烷多氢菲为核心结构，有α及β两型。固醇化合物有游离固醇和固醇酯两种形式，动物固醇以胆固醇为代表，植物固醇以麦角固醇为代表。

（1）胆固醇

胆固醇以游离及酯（棕榈酸、硬脂酸和油酸酯）形态存在于一切动物组织中，植物组织中无胆固醇。脑及神经组织中含量较高，其次为肾、脾、皮肤和肝。腺体组织的胆固醇含量一般比骨骼肌高。

①结构

胆固醇是环戊烷多氢菲的衍生物，其C-17位上连接一个含8个碳的支链，C-3位上有一个-OH基，第C-5，C-6位间有一双键。

②化学性质

a．胆固醇的醇基可与脂酸结合成酯，与碱共热可引起分解。

b．胆固醇的双键上可以加氢、碘或溴。

c．胆固醇C-3位上的-OH基可被不同氧化剂氧化成一系列的衍生物。在C-7位脱氢可得7-脱氢胆固醇。7-脱氢胆固醇经紫外线照射可变成维生素D₃，在动物体中胆固醇可转变为多种固醇类激素。胆固醇在机体内还可转变成胆汁酸，可促进脂肪消化。

d．胆固醇（或其他固醇）的氯仿溶液与醋酸酐和浓硫酸作用产生蓝绿色，可作为固醇类的定性试验。

e．胆固醇的醇溶液可被毛地黄皂苷醇溶液沉淀。可利用该反应测定胆固醇。

③生物学功能

a．胆固醇脱氢变成7-脱氢胆固醇，后者经紫外光照射后，可得维生素D₃。

b．胆固醇可变为性激素和肾上腺皮质激素，胆汁酸也由胆固醇转变而来。

c．胆固醇结晶会导致胆管阻塞，固醇的代谢失常会引发动脉硬化。

（2）麦角固醇

麦角固醇是酵母及菌类的主要固醇，最初从麦角（麦及谷类因患麦角菌病而产生的物质）分出，属于霉菌固醇一类，可从某种酵母中大量提取。

①结构

麦角固醇的结构比胆固醇多2个双键，1个在C-7，C-8之间，1个在支链上C-22、C-23间。

②性质

麦角固醇的性质与胆固醇相似，经紫外线照射后可变成维生素D₂。

（3）其他天然固醇

包括动物固醇中的羊毛固醇、海绵固醇、蚌蛤固醇；植物固醇中的酵母固醇、谷固醇、豆固醇等。