第二章 脂类和生物膜 第一节 脂在结构和功能上表现出多样性 第二节 脂肪酸 第三节 三脂酰甘油和蜡 第四节 酸败与脂质过氧化 第二章 脂类和生物膜 第一节 脂在结构和功能上表现出多样性 第二节 脂肪酸 第三节 三脂酰甘油和蜡 第四节 酸败与脂质过氧化 第五节 甘油磷脂 第六节 鞘脂 第七节 萜和类固醇 第八节 脂蛋白 第九节 脂质的提取、分离与分析

多数脂类不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿、丙酮等有机溶剂。 生物脂类是一类范围很广的化合物，化学成分及结构差异极大，脂类定义的特点就是水不溶性(water insoluble)（即脂溶性，fat-soluble）。 lipids通常具有下列共同特征 多数脂类不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿、丙酮等有机溶剂。 大多具有酯的结构，并以脂肪酸形成的酯最多。 都是由生物体产生，并能由生物体所利用（与矿物油不同）。 例外：卵磷脂、鞘磷脂和脑苷脂类。

第一节 脂在结构和功能上表现出多样性 表 脂质的分类 主类 亚类 组成 简单脂质 酰基甘油 甘油+脂肪酸（占天然脂质的95%左右） 第一节 脂在结构和功能上表现出多样性 表 脂质的分类 主类 亚类 组成 简单脂质 酰基甘油 甘油+脂肪酸（占天然脂质的95%左右） （simple lipids） 蜡 长链脂肪醇 + 长链脂肪酸 复合脂质 磷酸酰基甘油 甘油+脂肪酸+磷酸盐+含氮基团 （complex lipids）鞘磷脂类 鞘氨醇+脂肪酸+磷酸盐+胆碱 脑苷脂类 鞘氨醇+脂肪酸+糖 神经节苷脂类 鞘氨醇+脂肪酸+碳水化合物衍生脂质 衍生脂质 类胡萝卜素，类固醇，脂溶性维生素等 （derivative lipids）

生 物 体 内 的 脂 类 酰基甘油酯 单纯脂类 蜡 磷脂 含有脂肪酸 脂类 复合脂类 糖脂、硫脂 萜 类 非皂化脂类 不含脂肪酸 甾醇类

脂类功能 主要的能量供应和贮存形式； 生物膜约一半的部分(磷脂及固醇)； 有些脂类虽然数量较低，但作为酶的辅助因子、电子载体、光吸收色素、疏水稳定体、乳化剂、激素及胞间信息等方面都起着关键作用； 有些脂类有防止机械损伤及防止热量散发的保护作用。

脂类的功能 I 提供能量：产热高，达9千卡／克。正常人体每日所需热量大约有25-30％由脂肪提供。 储存能量：人体脂肪细胞可储存大量脂肪。 防寒及保护身体：皮下脂肪是一种较好的绝缘物质，可保持体温。对身体一些重要器官起着支持和固定作用，使人体器官免受外界环境损伤。 增进饱腹感及摄人食物的口感。胃留时间长，不易饥饿。另外，脂肪可以增加食物的烹任效果和食物的香味。脂肪还能刺激消化液的分泌。

脂类的功能 II 脂肪是脂溶性维生素的载体，食物中缺少脂肪会影响这些维生素的吸收和利用。 磷脂的功用：体内最多的脂类，是细胞膜和血液的组成物质；神经组织含有大量磷脂，磷脂和神经兴奋有关；磷脂能在脂肪吸收过程中起重要的乳化作用，是一种高效的乳化剂，脂肪和胆固醇在血液中运输时，都需要有足够的磷脂才能顺利进行。在胆汁中磷脂与胆盐、胆固醇一起形成胶粒，以利于胆固醇的溶解和排泄。

脂类的功能 III 胆固醇的功用：胆固醇是从食物摄入或在体内合成的。血液中胆固醇高可能引起动脉粥样硬化。胆固醇是细胞膜和细胞器的重要构成成分、是体内合成维生素D和胆汁酸的原料、胆固醇在体内可转变成各种肾上腺皮质激素，如皮质醇、醛固酮、胆固醇还是性激素睾酮和雌二醇的前体。 脂蛋白的功用：血浆脂蛋白包括乳糜微粒、极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白。

第二节 脂肪酸 脂肪酸是许多脂的成分：脂质化合物种类繁多，结构各异，其中95%左右的是脂肪酸甘油酯，即脂肪(fat)。 第二节 脂肪酸 脂肪酸是许多脂的成分：脂质化合物种类繁多，结构各异，其中95%左右的是脂肪酸甘油酯，即脂肪(fat)。 饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C） 含1个双键（油酸） 脂肪酸 含2个双键（亚油酸） 不饱和脂肪酸 含3个双键（亚麻酸） 含4个双键（花生四烯酸）

1. 系统命名法 Nomenclature of Fatty Acid( FA) CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 9-十八烯酸 2. 数字命名法 n: m （n-碳链数, m-双键数） 例： 18:0 18:1 18:2 18:3 从此端编号 记作:ω数字 从此端编号

3. 俗名或普通名 4. 英文缩写 （见下页表）

表 一些常见脂肪酸的命名 数字命名 系统命名 俗名或普通名 英文缩写 4: 0 丁酸 酪酸 （Butyric acid） B 表 一些常见脂肪酸的命名 数字命名 系统命名 俗名或普通名 英文缩写 4: 0 丁酸 酪酸 （Butyric acid） B 6: 0 己酸 己酸 (Caproic acid) H 8: 0 辛酸 辛酸 (Caprylic acid) Oc 10: 0 癸酸 癸酸 (Capric acid) D 12: 0 十二酸 月桂酸 (Lauric acid) La 14: 0 十四酸 肉豆蔻酸 (Myristic acid) M 16: 0 十六酸 棕榈酸 (Palmtic acid) P 16: 1 9-十六烯酸 棕榈油酸(Palmitoleic acid) Po 18: 0 十八酸 硬脂酸 (Stearic acid) St 18: 1 ω9 9-十八烯酸 油酸 (Oleic acid) O 18: 2 ω6 9,12-十八二烯酸 亚油酸 (Linoleic acid) L 18: 3 ω3 9,12,15-十八三烯酸 α-亚麻酸 (Linolenic acid) α-Ln 18: 3 ω6 6, 9,12-十八三烯酸 γ- 亚麻酸 (Linolenic acid) γ-Ln 20: 0 二十酸 花生酸 (Arachidic acid) Ad 20: 4 ω6 5,8,11,14-二十碳四烯酸 花生四烯酸(Arachidonic acid) An 20: 5 ω3 5,8,11,14,17-二十碳五烯酸 (Eicosapentanoic acid) EPA 22: 1 ω9 13-二十二烯酸 芥酸 (Erucic acid) E 22: 6 ω3 4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸 (Docosahexanoic acid) DHA

二.天然脂肪酸的结构特点和种类 三.脂肪酸的物理和化学性质 四.脂肪酸盐与乳化作用 五.必需多不饱和脂肪酸 亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸称为必需脂肪酸。缺乏会影响机体代谢，表现为上皮细胞功能异常、湿疹样皮炎、皮肤角化不全、创伤愈合不良、对疾病抵抗力减弱、心肌收缩力降低、血小板聚集能力加强、生长停滞等。 亚油酸和亚麻酸（LA与ALA）在体内可转化成具有重要生理作用的DHA（又名脑黄金、AA等），是婴儿脑部、视网膜发育所必需的营养素。LA与ALA只能从食物中摄取，无法由人体自身合成。亚油酸能降低血中胆固醇，防止动脉粥样硬化，可用于预防和治疗心血管疾病。 花生四烯酸是体内合成前列腺素的前体。

-亚麻酸 以甘油酯的形式存在于深绿色植物中,是构成人体细胞的 主要成分, 参与磷脂的合成与分解，可转化为机体必需的生命 活性因子DHA和EPA(俗称“脑黄金”)。缺乏会引起机体脂质代谢 紊乱，导致免疫力降低、健忘、疲劳、视力减退、动脉粥样硬 化等症状的发生。尤其是婴幼儿、青少年如果缺乏α-亚麻酸 类物质的摄入，就会严重影响其智力正常发育。在降血脂、降 血压、抗血栓、抗动脉粥样硬化、乃至提高机体免疫力和抗癌 等方面的药用价值已得到充分肯定。

活性脂肪酸 活性脂肪酸EPA(eicosapentaenoic acid)，二十碳五烯酸（5，8，11，14，17）、DHA(docosahexenoic acid)，二十二碳六烯酸（4，7，10，13，16，19），DHA和EPA是深海鱼油的特征脂肪酸。陆地动植物几乎不含DHA和EPA。 DHA对脑神经传导和突触的生长发育有着极其重要的作用。缺乏DHA等必需脂肪酸，将造成大脑发育的障碍。  不仅对视力和学习能力有关，还有催眠和镇静的作用。此外，DHA在细胞膜构造中具有特殊作用，妊娠6个月后，胎儿视网膜中DHA与花生四烯酸的比例随着胎龄而成倍增加。  

WHO, FAO, 中国营养协会推荐 1 ： 1 ： 1 单 不 饱 和 脂 肪 酸 多 不 饱 和 脂 肪 酸 饱 和 脂 肪 酸

六.类二十碳烷 前列腺素由花生四烯酸衍生而来．人和哺乳动物能将亚油酸转变成γ-亚麻酸，并继而延长为花生四烯酸. 包括几类信号分子：前列腺素，凝血噁烷和白三烯． 前列腺素由花生四烯酸衍生而来．人和哺乳动物能将亚油酸转变成γ-亚麻酸，并继而延长为花生四烯酸. 　　　　 前列腺素，前列环素和凝血噁烷是经环加氧酶途径从前体合成；白三烯及其它羟二十碳四烯酸是经脂加氧酶途径从前体合成． 前列腺素能升高体温，促进炎症（并产生疼痛），调节血流进入特定器官，控制跨膜转运，调整突触传递，诱导睡眠，刺激分娩和月经期间子宫收缩． 前列环素是一种血管扩张剂，特别是对冠状动脉；并能防止血小板凝集和血小板粘着于内皮表面． 凝血噁烷(TXA2)的效应与前列环素相反，它引起动脉收缩，诱发血小板凝集，促进血栓形成． 白三烯的作用是引起平滑肌收缩，微血管通透性增大和冠状动脉缩小；引起肺气管缩小（发生哮喘）的作用比组胺大1000倍．

第三节 三脂酰甘油和蜡 Structure of Fats fat是甘油与脂肪酸生成的一酯，二酯和三酯。

Glycerol Triacylglycerols (TG) CH2-OH CH2OCOR1 HO-C-H + 3 RiCOOH R2OCOCH + 3 H2O CH2-OH CH2OCOR3 甘油 脂肪酸 三酰基甘油 Glycerol Triacylglycerols (TG) 脂肪酸与甘油形成的最简单的脂类是甘油三酯，也称为三脂酰甘油、脂肪或中性脂肪。甘油与单个脂肪酸所形成的脂称为甘油单酯（单脂酰甘油 monoacylglycerol），与2个脂肪酸形成的酯称为甘油二酯(二脂酰甘油diacylglycerol）。 R1= R 2 = R 3，单纯甘油酯(simple glycerides) ； Ri 不完全相同时，混合甘油酯(mixed glycerides) ； R1≠R3，C 2原子有手性，天然油脂多为L型。 碳原子数多为偶数，且多为直链脂肪酸

碳原子编号自上而下为1~3 C2上的羟基写在左边 二. Nomenclature of Triacylglycerols (TG) Sn命名法 (Stereospecific Numbering) Glycerol 碳原子编号自上而下为1~3 C2上的羟基写在左边

①数字命名: Sn-16:0-18:1-18:0 ②英文缩写命名: Sn-POSt ③中文命名: Sn-1-棕榈酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油酯

三.甘油三酯的物理和化学性质 (一).物理性质 (二).化学性质 1.溶解度：水不溶性，也无形成高度分散的倾向，甘油二酯和甘油 单酯含-OH，可形成高度分散态。 2.熔点：由脂肪酸组成决定，随饱和脂肪酸数目及碳链长度的增加而增加。 3.光学活性：甘油本身无光学活性，C1及C3的脂肪酸不同时，C2为不对称碳，有光学活性。 (二).化学性质 1.由酯键产生的性质----水解和皂化 皂化作用：碱水解甘油三酯的作用.甘油三酯的酯键对酸碱敏感，可被水解，脂肪在KOH或NaOH条件下加热，可产生甘油和脂肪酸的钠或钾盐，这种盐被称为皂。 皂化值：完全皂化1克油或脂所消耗的氢氧化钾毫克数称皂化值，用以评估油脂质量和计算该油脂分子量。(GB/T 5534-1995) 从皂化值的数量可略知混合脂肪酸或混合脂肪的平均相对分子量，平均相对分子量=3561000/皂化值。

2.由不饱和脂肪酸产生的性质 碘值：指100克油脂所能吸收的碘的克数． 氢化和卤化 氢化――甘油三酯中不饱和键可以在金属镍催化下发生氢化反应，使双键饱和. 卤化――卤素中的Br2、I2加入到不饱和的双键上，产生饱和的卤代脂. 碘值：指100克油脂所能吸收的碘的克数． 氧化 [O] 甘油三酯（不饱和脂肪酸） 过氧化物 酸败(后面将详细讲解) 天然油脂暴露在空气中经相当时间后因败坏而发生臭味. 酸值: 中和1克油脂中游离脂肪酸所消耗的氢氧化钾毫克数称为酸值．酸败程度一般用酸值来表示．(GB/T5530-1998)

•Hydrogenation Mechanism（机理） (油脂中的不饱和键可以在金属镍的催化下发生氢化反应)

油脂氢化后 Advantage Disadvantage 稳定性↑ 多不饱和脂肪酸含量↓ 颜色变浅 风味改变 脂溶性维生素被破坏 便于运输和贮存 制造起酥油、人造奶油等。 Disadvantage 多不饱和脂肪酸含量↓ 脂溶性维生素被破坏 双键的位移和反式异构体的产生

3.由羟酸产生的性质 乙酰化 油脂中含羟基的脂肪酸可与乙酸酐或其它酰化试剂作用形成相应的酯。 乙酰化值: 指1克乙酰化的油脂所分解出的乙酸用氢氧化钾中和时，所需氢氧化钾的毫克数。

四. 脂肪的酶促水解 五.烷醚酰基甘油 三个羟基不是都被脂肪酸酯化，其中一个α碳羟基与一个 烷醚酰基甘油分子结构与三酰甘油很相似，但甘油的 三个羟基不是都被脂肪酸酯化，其中一个α碳羟基与一个 长链的烷基或烯基以醚键相连，另两个为脂肪酸所酯化． 　　温和条件下的碱水解或酶促水解，可以除去烷醚酰基 甘油中的脂肪酸而生成甘油醚．

六.蜡（Waxes）-贮存能量及防水外被 生物蜡由高级脂肪酸(14-16C)与长链、脂肪族一羟基醇（16-30C）或与固醇形成的酯。 羊毛脂――脂肪酸和羊毛固醇所形成的酯。 蜡的熔点为60-80℃，较甘油酯的为高。高温：柔软的固体；低温：变硬。 作用――蜡因其防水性和坚硬度有广泛应用：皮肤、毛皮、羽毛、树叶及昆虫外骨骼上起保护作用．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抵抗寄生物和水分的过分蒸腾。 生物的蜡有一定的药学、化妆品及其他工业用途，如用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。

第四节 酸败与脂质过氧化 Oxidation Reaction 变哈 自动氧化 光敏氧化 酶促氧化 第四节 酸败与脂质过氧化 Oxidation Reaction 变哈 氧化的初产物是氢过氧化物 (ROOH, Hydroperoxides) ROOH的形成途径（机理） 自动氧化 光敏氧化 酶促氧化

Autoxidation Mechanism Autoxidation of USFA( Unsaturated Fatty Acids ) is typical radical reaction. It has 3 steps. • chain initiation • chain propagation • chain termination 自由基

链引发 (诱导期)：RH(引发剂)R· + H· (1) 链传递： R + O2  ROO (2) ROO + RH  ROOH + R (3) 链终止：R + R  R-R (4) R + ROO  ROOR (5) ROO + ROO  ROOR +O2 (6)

Formation of ROOH 基共振稳定，双键可位移。参与反应的 是3O2，生成的ROOH的种数为： 2-亚甲基数 • Formatiom of ROOH in Autoxidation mechanism 先在双键的-C处引发自由基，自由 基共振稳定，双键可位移。参与反应的 是3O2，生成的ROOH的种数为： 2-亚甲基数

1.油酸：先在双键的-C处形成自由基，最终生成四种ROOH。 Example

2. 亚油酸：-C11同时受到两个双键的双重激活，首先形成自由基，后异构化，生成两种ROOH。 Example

3. 亚麻酸：在C11、C14处易引发自由基，最终生成四种ROOH。其氧化反应速度比亚油酸更快。 Example

二. Photosensitized Oxidation (光敏氧化) 光敏化剂(Sensitizers，简写Sens) 3O2 1O2 ， 1O2进攻双键上的任一C原子，双键位移形成反式构型的ROOH。反应中不产生自由基。 生成的ROOH种类数为：2双键数 Sens

以亚油酸为例 V光敏氧化1500V自动氧化

三. Enzyme-Catalyzed Oxidation (酶促氧化) 1. Lox (Lipoxygenase，脂肪氧合酶)专一性地作用于具有1,4-顺、顺-戊二烯结构的脂肪酸的中心亚甲基处。

2. 酮型酸败（ -氧化作用） 由脱氢酶、脱羧酶、水合酶等引起的SFA (Saturated Fatty Acids) 的氧化反应。

四. Decomposition of ROOH和Formation of Polymers 1.ROOH的O–O断裂 2.C-C断裂

ROOH分解产生的小分子醛、酮、醇、酸等有哈喇味。 3.Formation of Polymers 小分子化合物可聚合，使粘度增大。

五. 影响油脂氧化速率的因素 1. Composition and Structure 顺式、共轭双键易氧化； 游离FA比甘油酯的V氧化略高； 甘油酯中FA的无规分布使V氧化↓； V氧化∝双键数．

不同脂肪酸在25C时的诱导期和相对氧化速率 双键数 诱导期(h) 相对氧化速率 18:0   1 18:1 (9) 82 100 18:2 (9,12) 2 19 1200 18:3 (9,12,15) 3 1.34 2500

2. O2 1O2的V氧化1500 3O2 的V氧化。 3. Temperature V氧化∝温度 SFA室温下稳定，高温下会显著的氧化。 氧压 3. Temperature V氧化∝温度 SFA室温下稳定，高温下会显著的氧化。

4. Aw 5. Surface area V氧化∝表面积

6. Catalyst（催化剂, 助氧化剂） Mn+(n≧2,过渡金属离子)是助氧化剂。 a. 促进ROOH分解 b. 直接与RH (未氧化物质) 作用 Mn+ + RH  M(n-1)+ + H+ + R

催化能力 Pb>Cu>黄铜>Sn>Zn>Fe>Al>不锈钢>Ag 血红素、酶促氧化的酶均是助氧化剂。 7. Light & ray 8. Antioxidants 能延缓和减慢油脂V氧化的物质。

六. Antioxidants Natural Antioxidants Synthetic Antioxidants 1 六. Antioxidants Natural Antioxidants Synthetic Antioxidants 1. Antioxidation mechanism 自由基清除剂 1O2淬灭剂 金属螯合剂 氧清除剂 ROOH分解剂 酶抑制剂 酶抗氧化剂 紫外线吸收剂

①.自由基清除剂 (氢供体) 酚类 (AH2) • 氢供体，可清除自由基．酚羟基越多， 抗氧化能力越强． • 生成比较稳定的自由基

• 酚羟基邻位有叔丁基，空间位阻阻 碍了O2的进攻。 ROO + AH2  ROOH + AH ROO + AH  ROOH + A AH + AH  A + AH2 ②.金属螯合剂 ③.氧清除剂

④. 1O2淬灭剂 1O2 + 双键化合物 → 3O2

⑤. ROOH分解剂 ⑥. 酶抗氧化剂 ROOH  ROH R ' 2S+ROOH  R ' 2S = O+ ROH R ' 2S=O+ROOH R ' 2SO2+ ROH ⑥. 酶抗氧化剂 2O2- + 2H+ 3O2 + H2O2 SOD 过氧化氢酶 2 H2O2 2 H2O + 3O2

增效机理 • 酚类+螯合剂 • 酚类+酚类 ⑦.增效剂 (Synergist) 几种抗氧化剂之间产生协同效应，其效果好于单独使用一种抗氧化剂。 增效机理 • 酚类+螯合剂 • 酚类+酚类

• 酚类：生育酚、芝麻酚等 • 类胡萝卜素等 • 氨基酸和肽类 • 酶类：谷胱甘肽酶、SOD酶 • 其它：抗坏血酸 2. 常用的抗氧化剂 (1). Natural Antioxidants • 酚类：生育酚、芝麻酚等 • 类胡萝卜素等 • 氨基酸和肽类 • 酶类：谷胱甘肽酶、SOD酶 • 其它：抗坏血酸

抗氧化活性: δ>>> 耐热、耐光和安全性高，可用在油炸油中。 ①. Tocopherols（生育酚） 抗氧化活性: δ>>> 耐热、耐光和安全性高，可用在油炸油中。   R1 R2 R3  CH3  H γ 

②. 茶多酚 (Tea Polyphenols) 包括EGCG,EGC,ECG,EC。EGCG最有效。 ③. L-抗坏血酸(L-Ascorbic Acid) 水溶性抗氧化剂 • 清除氧 • 有螯合剂的作用 • 还原某些氧化产物 • 保护巯基-SH不被氧化

(2). Synthetic Antioxidants BHA BHT 没食子酸丙酯 (PG) 2-叔丁基对苯二酚(TBHQ) 2,4,5-三羟基苯丁酮(THBP)

①. BHA 脂溶性、耐热、遇Mn+不着色、能抗微生物；有酚的气味，BHA有一定的毒性． ②. BHT 无BHA那种异味，价廉，抗氧化能力强． ③. PG 抗氧化性能优于BHT和BHA；但口感不好，遇金属离子着色． ④. D-异抗坏血酸及其钠盐

3. 抗氧化剂使用的注意事项 ①. 抗氧化剂应尽早加入 ②. 使用要注意剂量 • 不能超出其安全剂量 • 有些抗氧化剂，用量不合适会促氧化． I tell you! ①. 抗氧化剂应尽早加入 ②. 使用要注意剂量 • 不能超出其安全剂量 • 有些抗氧化剂，用量不合适会促氧化． ③. 选择抗氧化剂应注意溶解性 ④. 常将几种抗氧化剂合用

4. Antioxidation and Prooxidation（促氧化） 　有些抗氧化剂用量与抗氧化性能并不完全是正相关关系，有时用量不当，反而起到促氧化作用． Do you know these?

①.低浓度酚可清除自由基 ②. 高浓度酚有促氧化作用 ROOH + AH  ROO +AH2 -、-生育酚有促氧化现象 ROO + AH2  ROOH + AH （清除ROO ） ROO + AH  ROOH + A （氧化） AH + AH  AA （偶合） AH + AH  AH2 + A （歧化） ROO + AH  ROOA ②. 高浓度酚有促氧化作用 ROOH + AH  ROO +AH2 -、-生育酚有促氧化现象

③.低浓度Vc (10-5mol/L) 促氧化． ④.-胡萝卜素 • 浓度为510-5mol/L时，抗氧化性最强； 若浓度更高，则促氧化． • 低氧压时(PO2< 150mmHg)，抗氧化； 高氧压时促氧化．

①Lipid Peroxides几乎能和食品中的任何成分反应，使食品品质降低． 七.过氧化脂质的危害 •导致机体损伤； •导致食品的外观、质地、营养质量及 风味变劣，会产生致突变的物质． ①Lipid Peroxides几乎能和食品中的任何成分反应，使食品品质降低． RO + PH  P + ROH 2 P  P-P

② ROOH几乎可与人体内所有分子或细胞反应，破坏DNA和细胞结构． ③ 脂质在常温及高温下氧化均有有害物产生。

磷酸甘油(L-glycerol 3-phosphate) 第五节 甘油磷脂 一.甘油磷脂的结构 磷酸甘油(L-glycerol 3-phosphate)

甘油磷脂的结构 CH2OCOR1 R2OCOCH CH2—O— 非极性尾 非极性尾 P—O— O- O H X H 极性头 磷脂在水相中自发形成脂质双分子层。

磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol ) -X 磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine ) X= 磷脂酰胆碱(Phosphatidylchiine ) X= 磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine ) X= 磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol ) X= X= X= 磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol ) 双磷脂酰甘油(Diphosphatidylglycerol )

两性脂质的聚集体（Amphipathic Lipids Aggregate） 甘油磷脂、鞘脂类及固醇都不溶于水，把它们与水混合 时，这些具有亲水基团的脂分子从水相环境聚合（集）成微小 的脂分子聚积物成为独立的相。脂质分子的聚积物包括有相互 作用的疏水部分和与周围水接触的亲水部分，脂质聚积物减少 了暴露于水的疏水部分并使水相表面达最小，可形成三种聚积 物：微团(micelles)、脂双分子层(bilayer)、脂质体 (liposome)。

脂质在水环境下形成 的三种聚集体

膜脂中的脂质 生物膜的中心结构是脂质双分子层，构成了极性分子及离子的通过屏障。组成生物膜的膜脂有三类： 甘油磷脂类(Glycerophospholipids) 鞘脂类(Sphingolipids) 固醇类(Srerols)

二.甘油磷脂的一般性质 1.物理性质 　 纯的甘油磷脂为白色蜡状固体．暴露于空气中由于多不饱和脂肪酸的过氧化作用，磷脂颜色逐渐变暗．甘油磷脂溶于大多数含少量水的非极性溶剂，但难溶于无水丙酮，用氯仿-甲醇混合液可从细胞和组织中提取磷脂． 2. 酸,碱水解 用弱碱水解甘油磷脂产生脂肪酸盐（皂）和甘由-3-磷酰醇； 　 用强碱水解则生成脂肪酸盐，醇（X-OH）和甘由-3-磷酸； 磷酸与甘油之间的键对碱稳定，但能被酸水解．

3. 酶促水解 磷脂酶A1广泛分布于自然界； A2主要存在于蛇毒，蜂毒和哺乳类动物胰脏（酶原形式）；磷脂酶C来源于细菌及其它生物组织；磷脂酶D存在于高等植物中．磷脂酶A1或磷脂酶A2催化生成的仅含一个脂肪酸的产物称溶血甘油磷脂． 磷脂酶A1（B1) 磷脂酶的作用部位 CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2O—P—O—X 磷脂酶A2（B2) 磷脂酶D 磷脂酶C

卵磷脂(Lecithin,Phosphatidylcholine) 三. 几种重要的甘油磷脂 1.磷脂酰胆碱(卵磷脂)：细胞膜中位于非细胞质侧． 卵磷脂(Lecithin,Phosphatidylcholine) 动、植物中广泛存在，脑、心、精液、肾上腺、红细胞中丰富，卵黄含量最高（8-10%）。 脂肪酸种类多样，含软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。 溶于乙醚、氯仿、苯、热酒精，不溶于丙酮。 构成生物膜的主要成分、乳化方式协助脂肪等运输、控制脂肪代谢和抗脂肪肝。

2.磷脂酰乙醇胺(脑磷脂) ：细胞膜中位于细胞质侧． 3.磷脂酰丝氨酸 细胞膜中位于细胞质侧．血小板膜中带负电荷的酸性磷脂，主要是磷脂酰丝氨酸, 称血小板第三因子．当血小板组织受损而被激活时，膜中的这些磷脂转向外侧，作为表面催化剂与其它凝血因子一起致使凝血酶原活化． 4.磷脂肌醇 　 在真核细胞质膜中常含有磷脂肌醇-4-单磷酸(PIP)和-4,5-双磷酸(PIP2)，后者是两个胞内信使肌醇-1,4,5-三磷酸(IP3)和1,2-二酰甘油(DAG)的前体，这些信使参与激素信号的放大． 5. 磷脂酰甘油 在细菌细胞膜中含量丰富并常以氨基酸(特别是赖氨酸衍生物)的形式存在． 6. 双磷脂酰甘油： 最先在心肌线粒体膜和细菌细胞膜中找到，因此又称心磷脂．　

脊椎动物的心脏组织是唯一富含醚脂的组织，大约有一半的 四. 醚甘油磷脂 某些动物组织和某些单细胞生物富含醚脂（ether lipids , 醚甘油磷脂），两个脂酰基其中的一个以醚酯键方式与甘油连接，其甘油骨架sn-1位上碳是O-烃基，不是通常的O-酰基．醚酯键连接的可以是饱和的，也可以在C1-C2间有一个双键，如缩醛磷脂（plasmalogens）。 脊椎动物的心脏组织是唯一富含醚脂的组织，大约有一半的 心脏磷脂是缩醛磷脂，嗜盐菌的膜、有纤毛的原生生物及一些无脊 椎动物的膜也含有高比例的醚脂。作用还不清楚，可能是为了逃避 磷脂酶的作用。

1-O-烷基-2-乙酰基-sn-甘油-3-磷酰胆碱， 1-O-烷基典型地是十六烷基． 缩醛磷脂 　 是一簇醚甘油磷脂，结构中sn-1位含顺-α,β-不饱和醚．常见的缩醛磷脂的头基X部分包括胆碱、乙醇胺和丝氨酸，这些磷脂分别称为缩醛磷脂酰胆碱、缩醛磷脂酰乙醇胺和缩醛磷脂酰丝氨酸． 2. 血小板活化因子(PAF) 1-O-烷基-2-乙酰基-sn-甘油-3-磷酰胆碱， 1-O-烷基典型地是十六烷基． 血小板活化因子（platelet activating factor, PAF）是一种重要的激素，也是一种醚脂，由嗜碱性细胞(一种白细胞)释放的，刺激血小板凝聚并形成血栓和血管扩张．它是炎症和过敏反应中的有效介体， 由血小板释放血清素（5-羟色胺，serotonin），对肝、平滑肌、心脏、子宫及肺组织发挥作用，组织中达10-12nmol/L就能发挥效应．

第六节 鞘脂 　　由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物，以及1分子极性头基团组成。 鞘磷脂类 鞘脂类 脑苷脂类（糖鞘脂） 神经节苷脂类

鞘氨醇(Sphingosine ) 神经酰胺(Ceramide ) 脂肪酸部分

鞘磷脂(Sphingomyelin ) 磷酸胆碱 神经酰胺部分

神经节苷脂的结构 GM1 GM2 GM3 D-半乳糖 N-乙酰-D-半乳糖 D-半乳糖 D-葡萄糖 N-乙酰神经氨酸 硬脂酸 鞘氨醇

萜和类固醇一般不含脂肪酸，属不可皂化脂质，在生物体内含量虽不多，但不少是重要的活性脂质． 第七节 萜和类固醇 萜和类固醇一般不含脂肪酸，属不可皂化脂质，在生物体内含量虽不多，但不少是重要的活性脂质． 一. 萜 异戊二烯的衍生物

二. 类固醇(又称甾类) 1. 类固醇的结构特点 结构以环戊烷多氢菲为基础，固醇类都是环戊烷多氢菲的 　衍生物。在环戊烷多氢菲的A,B环和C,D环之间各有一个甲基 （18,19），称角甲基，带有角甲基的环戊烷多氢菲称甾核，是类固醇的母体. 类固醇的结构特征：(1)甾核的上C3上常为羟基或酮 基;(2)C17上可以是羟基或酮基或其它各种形式侧链;(3)C4-C5 和C5-C6之间常是双键;(4)A环在某些化合物如雌酮中是苯环, 这些类固醇无C19-角甲基. 2. 类固醇的立体结构

3. 胆固醇和非动物固醇 (1). 胆固醇 胆固醇是脊椎动物细胞重要成分，在真核生物细胞脂膜中维持生物膜流动性和正常透过能力。 　　类固醇中一大类称为固醇或甾醇，其中最重要的为胆固醇。结构特征特点是：在甾核的C3上有一个β取向的羟基，C17上有一个含8-10个碳原子的烃链．固醇存在于大多数真核细胞的膜中，但细菌不含固醇类． 　　　胆固醇除人体自身合成外，还可从食物中获得。 胆固醇是脊椎动物细胞重要成分，在真核生物细胞脂膜中维持生物膜流动性和正常透过能力。 胆固醇在神经组织和肾上腺中含量丰富，脑中固体物质的17%为胆固醇。

物理性质：白色晶体、无味、无臭、不溶于水、易溶于有机溶剂中，不能皂化 胆固醇结构(Cholesterol ) 胆固醇与某些疾病有关： 胆结石 动脉硬化 物理性质：白色晶体、无味、无臭、不溶于水、易溶于有机溶剂中，不能皂化

① 7-脱氢胆固醇 VitD3 (7-脱氢胆固醇存在于动物皮下，在紫外线作用下形成维生素D3 ) 化学性质： 胆固醇（醇基）与脂肪酸结合胆固醇酯 固醇双键可以加氢、碘、溴 胆固醇C3的－OH在[O]的作用下胆固烯酮 C7的－CH2脱氢后－脱氢胆固醇 胆固醇的氯仿溶液与醋酸酐和浓H2SO4作用呈蓝绿色（定性） 胆固醇的醇溶液与毛地黄糖苷醇溶液作用产生沉淀（定量） 动物固醇有以下几种功能: ① 7-脱氢胆固醇　 VitD3 (7-脱氢胆固醇存在于动物皮下，在紫外线作用下形成维生素D3 ) ② 胆固醇 性激素 肾上腺皮质激素 胆汁酸

VD3的生成 VD2的生成 自发转变 UV 肝 维生素D 肾 前维生素D3 维生素D3 7—脱氢胆固醇 25—羟维生素D3（胆钙化醇） （麦角钙化醇） 麦角甾醇 VD2的生成

(2). 非动物固醇 　　植物中很少含有胆固醇，但含有其它固醇，称植物固醇．其中最丰富的是β-谷固醇，存在于小麦，大豆等谷物中． β-谷固醇的结构几乎和胆固醇一样，只是在案Ｃ17上的侧链是C10不是C8，因为在侧链C24上连有一个β取向的乙基（24位碳为手性碳，属R构型），因此，也称24β-乙基胆固醇． 常见的植物固醇还有豆固醇，菜油固醇等． 植物固醇很少被人的肠粘膜细胞吸收，并能抑制胆固醇的吸收．开发降低胆固醇用的植物固醇类药物不仅与这些固醇本身的结构有关，而且取绝于投药的剂型． 4. 固醇衍生物 动物中从固醇衍生来的类固醇包括5类激素：雄激素、雌激素、孕酮、糖皮质激素和盐皮质激素，维生素D和胆汁酸． 植物中的强心苷配基和某些皂苷的配基，植物和昆虫产生的蜕皮激素、蟾毒素都是类固醇物质．

第八节 脂蛋白 一. 血浆脂蛋白的分类 根据蛋白质组成，可分为： 核蛋白类：凝血酶致活酶，核酸约占18﹪ 磷蛋白类：卵黄中的脂磷蛋白 第八节 脂蛋白 根据蛋白质组成，可分为： 　 核蛋白类：凝血酶致活酶，核酸约占18﹪ 　 磷蛋白类：卵黄中的脂磷蛋白 　 单纯蛋白类：血浆脂蛋白、脑蛋白脂 一. 血浆脂蛋白的分类 脂类的含量和组成比例，蛋白质含量不相同，因而类型多种多样。 A、高NaCl浓度或密度梯度下超速离心方法，所含脂类多少、密度大小上的差别，可分为五个密度范围不同的组成部分： 1.乳糜微粒――小肠上皮细胞合成的，主要成分来自食物脂肪，还有少量蛋白质 2.极低密度脂蛋白（VLDL）――肝细胞合成的 3.低密度脂蛋白（LDL）――来自肝脏，富含胆固醇 4.高密度脂蛋白（HDL）――来自肝脏，主要脂类组分为磷脂和胆固醇 5.极高密度脂蛋白（VHDL）――属清蛋白，游离脂肪酸性质

二. 血浆脂蛋白的结构与功能 B、根据不同脂蛋白所带电荷和颗粒大小上的差别，可用以下分离方法： １.纸电泳；２.乙酸纤维薄膜电泳；３.琼脂糖电泳 将血浆脂蛋白分为四个区带: 位于原点不移动的乳糜微粒 前β-脂蛋白 β-脂蛋白 α-脂蛋白 二. 血浆脂蛋白的结构与功能

　第九节 脂质的提取、分离与分析 一. 脂质的有机溶剂提取 二. 脂质的色谱分离 三. 混合脂肪酸的气液色谱分析 四. 脂质结构的测定

附一 脂双层形成膜的基本结构 磷脂分子在水溶液中存在的几种结构形式

磷脂类的双层结构和六角形相H1、H2 六角形相(Hexagonal ) H1 六角形相(Hexagonal ) H2 双层结构（Bilyer）

生物膜 膜的化学组成 特别地：甘油磷脂是生物膜的主要成分 ——电镜下表现出大体相同的形态、厚度6~9nm左右的3片层结构。 1.膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘脂。当磷脂分散于水相时，可形成脂质体。 2.膜蛋白 3.膜糖类 特别地：甘油磷脂是生物膜的主要成分

膜的功能 1.物质传递作用； 2.保护作用； 3.信息传递作用； 4.细胞识别作用； 5.能量转换作用（线粒体内膜和叶绿体类囊体膜）； 6.蛋白质合成与运输（糙面内质网膜）； 7.内部运输（高尔基体膜）； 8.核质分开（核膜）。

膜的结构 双层脂分子构成（E. Gorter, F.Grendel, 1925) 三明治式结构模型(H.Davson, J.F.Danielli, 1935) 单位膜模型(J.D.Robertson, 1959) 流动镶嵌模型(S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)

附二 流动镶嵌模型描述了生物膜的特征 生物膜膜周边蛋白、膜内在蛋白示意图 a . b . c . —膜周边蛋白 ， d .e .—膜内在蛋白

膜蛋白与膜脂双脂层结合的主要形式 膜脂双层 膜脂双层

红细胞膜骨架各组分与质膜连接示意图 带3蛋白(Band 3) 糖蛋白 (Ankyrin) 糖链 血型蛋白(Glycophorin) 肌动蛋白 (Actin) 蛋白质4.1 (Protein4.1) 血影蛋白(Sectrin)

Singer&Nicolson流体镶嵌模型

膜的流动镶嵌模型结构要点 1.膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。 2.脂质双分子层具有流动性。 3.内嵌蛋白“溶解”于脂质双分子层的中心疏水部分。 4.外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。 5.双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间无共价结合。 6.膜蛋白可作横向运动。

附三　 膜双层是动态结构 磷脂分子运动的几种方式 侧向移动 翻转运动 摆动 、扭动 全反式、偏转构型旋转异构化运动

膜脂的相变 变相温度（Tc） 液晶态 凝胶态 T<Tc T>Tc

人红细胞膜主要磷脂在膜内、外两层的分布 占总量的百分比 50 膜脂总量 外层 鞘磷脂 25 磷脂酰胆碱 磷脂酰丝氨酸 25 内层 磷脂酰乙醇胺 50

发红光硷性蕊香红标记的人细胞膜蛋白抗体 发绿光荧光素标记的小鼠细胞膜蛋白抗体 通过细胞膜融合证明膜蛋白运动示意图

附四 存在着三种类型的膜蛋白 生物膜中存在着三种类型的膜蛋白：内在膜蛋白， 外周膜蛋白和锚蛋白 外在蛋白：离子键等较弱的键 附四 存在着三种类型的膜蛋白 　　生物膜中存在着三种类型的膜蛋白：内在膜蛋白， 外周膜蛋白和锚蛋白 外在蛋白：离子键等较弱的键 内在蛋白：疏水基相互作用；离子键；共价键

锚定膜蛋白 内嵌蛋白 糖脂 胆固醇 卵磷脂

附五 穿膜蛋白含有跨越脂双层的疏水区 红细胞膜血型蛋白跨膜部分氨基酸序列

附六 跨膜转运系统对细胞是非常必要的 小分子物质的运送 （1）阳离子运送（例：Na+ . K+ - ATPase） 附六 跨膜转运系统对细胞是非常必要的 小分子物质的运送 （1）阳离子运送（例：Na+ . K+ - ATPase）  K.whittam及其同事的经典实验  Na+ . K+ - ATPase的结构和作用的机理 　　 （2）糖和氨基酸的运送 　 协同运送（co-transport）  基团运送（group transport)

移动性载体模型 跨膜运送的分子机制 (1).移动性载体模型 (2).孔道或通道模型 (3).构象变化假说 孔道或通道模型 构象变化假说

被动运送（Passive transport） 物质从高浓度一侧通过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度的方向跨膜运送的过程称被动运输 。在该过程中△G<0。 主动运送（Actic transport） 凡物质逆浓度梯度的运送称主动运送，这一过程进行需供给能量。 △G =2.3RT log(C2/C1) + ZF△V>0 主动运输的特点： 专一性；饱和性；方向性；可被选择性抑制；需提供能量

被动运输和主动运输示意图 （G < 0） （  G > 0）

K.Whittam的实验 实验设计： 制备红细胞血影（ghost），观察ATP水解情况和膜内外K+，Na+浓度的关系。 实验结果： a．红细胞内ATP水解的同时，K+、Na+都按预定方向跨越细胞膜（2K+进，3 Na+出）； b．如果膜内外仅有K+或Na+，则ATP水解极少； c．红细胞血影只能利用膜内ATP，而不能利用膜外ATP； d．K+可被其它正一价离子（如NH4+）取代，而Na+则不能被取代。

两种类型门控离子通道

附七 某些膜蛋白可以快速地在脂双层中扩散 附八 脂双层和细胞膜是有选择性的通透壁垒