第2章脂类

2012年王镜岩版《生物化学》考研参考笔记-1-————安雨（整理）-1-第二章脂类Lipids重点：磷脂、糖脂一、脂类的概念不溶于水而能被乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂抽提出的化合物，统称脂类。脂类包括油脂（甘油三脂）和类脂（磷脂、蜡、萜类、甾类）。二、分类（1）单纯脂：脂肪酸与醇类形成的酯，甘油酯、鞘脂、蜡（2）复合脂：甘油磷脂、鞘磷脂。（3）萜类和甾类及其衍生物：不含脂肪酸，都是异戊二烯的衍生物。（4）衍生脂：上述脂类的水解产物，包括脂肪酸及其衍生物、甘油、鞘氨醇等。（5）结合脂类：糖脂、脂蛋白三、脂类的生物学功能脂类的生物学功能也多种多样：褐色脂肪组织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)；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。第一节脂肪酸及其衍生物一、脂肪酸绝大多数的脂肪酸含有偶数个碳原子，形成长而不分支的链(也有分支的或含环的脂肪酸)。不饱和脂肪酸有顺式和反式两种异物体。但生物体内大多数是顺式结构。不饱和脂肪酸中，反式双键会造成脂肪酸链弯曲，分子间没有饱和脂肪酸链那样结合紧密。因此，不饱和脂肪酸的熔点低。脂肪酸(主要是豆蔻酸与棕榈酸)可以与蛋白质共价相连，形成脂酰蛋白(acylotedprotein)，脂酰基团能促进膜蛋白与疏水环境间的相互作用。1、结构特点：（1）天然脂肪酸通常偶数碳原子，一般12-22个碳。（2）脂肪酸有饱和、单不饱和和多不饱和。不饱和双键一个处于C9-C10之间，且为顺式（cis），为反式必须加t（trans）。（3）多不饱和脂肪酸（PUFA）：往往不共轭。P83表2-2某些天然存在的脂肪酸硬脂酸n-十八酸18：0油酸十八碳-9-烯酸18：1Δ9亚油酸十八碳-9，12-二烯酸18：2Δ9，12α-亚麻酸十八碳-9，12，15-三烯酸18：3Δ9，12，152012年王镜岩版《生物化学》考研参考笔记-2-————安雨（整理）-2-γ-亚麻酸十八碳-6，9，12-三烯酸18：3Δ6，9，12EPA二十碳-5，8，11，14，17-五烯酸20：5Δ5，8，11，14，17DHA二十二碳-4，7，10，13，16，19-六烯酸22：6Δ4，7，10，13，16，19反油酸十八碳-9-烯酸（反）18：1Δ9(t)2、必需脂肪酸essentialfattyacids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），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。亚油酸:第一个双键离甲基末端6个碳，为ω-6系列。γ-亚麻酸：第一个双键离甲基末端3个碳，为ω-3系列。3、皂化值（评估油的质量）完全皂化1克油脂所需KOH的毫克数，称皂化值（价），用来评估油脂的质量，即三酰甘油（TG）的平均相对分子质量。TG平均Mr=﹙3×56×1000﹚／皂化值4、酸值（酸败程度）中和1克油脂中的游离脂肪酸所消耗的KOH毫克数。5、碘值（不饱和键的多少）指100克油脂卤化时所能吸收碘的克数。6、乙酰值（羟化程度）指中和从1g乙酰化产物中释放的乙酸所需的KOH的mg数。二、类二十烷酸也称类花生酸（eicosanoid），包括前列腺素类(prostaglandin)，凝血恶烷类(thromboxane)和白三烯类(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(eicosatetraenoioacid)，是由亚油酸合成后加上一个二碳单位、引入两个双键。1、前列腺素类前列腺素类是花生四烯的衍生物。前列腺素类有一个环戊烷结构，C11、C15位点各有一个-OH。PGE在C9位上有一个C=O(carbonylgroup)，PGF在C9上有一个-OH。角注数学表明分子中双键的数目，PG2类前列腺素是人类中最重要的前列腺素。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。2、凝血恶烷类(thromboxanes)凝血恶烷类也是花生四烯酸的衍生物。与其他类二十烷酸不同的是凝血恶烷类有环醚的结构。凝血恶烷A2(TxA2)是该类化合物中最重要的一种，它主要由血小板产生，促进血小板凝聚和平滑肌收缩。2012年王镜岩版《生物化学》考研参考笔记-3-————安雨（整理）-3-3、白细胞三烯（leucotriene,LT）是花生四烯酸的羟基脂肪酸衍生物。最初是在白细胞中发现的，并且有三烯结构，故名白细胞三烯。LTC4、LTD4和LTE4是过敏性反应的慢反应物质的组分，在炎症反应起积极作用，促进白细胞趋向破坏组织。第二节脂酰甘油因为不带电荷，有时也称中性脂(neutralfats)结构：（一）甘油的sn命名（1）甘油结构用Fisher投影式表示，C2的-OH写在左边。（2）三个碳原子顺序编号1.2.3（立体专一编号）用sn写在化合物名称前面（二）甘油磷脂一般性质：（1）纯品为白色蜡状固体，溶于大多数含水非极性溶剂，难溶于无水丙酮。（2）属于两亲物质，可成膜。P81图2-1画出脂质几种常见结构单分子层、双分子层、微团、微囊。（3）被磷脂酶专一水解。磷脂酶A1，A2，C，D作用甘油磷脂不同位置（P105），如磷脂酶A1，A2，分别专一除去sn-1位和sn-2位上的脂肪酸。简单三脂酰甘油混合三脂酰甘油第三节磷脂磷脂是重要的两亲物质，它们是生物膜的重要组分、乳化剂和表面活性剂(表面活性剂是能降低液体，通常是水的，表面张力，沿水表面扩散的物质)。磷脂有两类：甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。甘油磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇(如胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇)组成。鞘氨醇磷脂只是以鞘氨醇代替了甘油。一、甘油磷脂天然存在的甘油磷脂都是L—构型。1、结构与分类依照氨基醇的不同可分以下几类：P57表2-6各种甘油磷脂的极性头部和电荷量（1）磷脂酰胆碱（卵磷脂）（PC）HO—CH2CH2N+（CH3）3（胆碱）1，2-二酰基-sn-甘油-3-磷酰胆碱，又称卵磷脂，3-sn-磷脂酰胆碱，为细胞膜中最丰富的脂质。头基胆碱，代谢中一种甲基供体，可归为B族维生素。卵磷脂和胆碱可防止脂肪肝，一般从大豆油和蛋黄中提取。2012年王镜岩版《生物化学》考研参考笔记-4-————安雨（整理）-4-植物：大豆等，动物：脑、精液、肾上腺、红细胞，蛋卵黄（8-10%）。作用：控制肝脂代谢，防止脂肪肝的形成。（2）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（PE）HO—CH2CH2—N+H3（乙醇胺）参与血液凝结。又称脑磷脂，头基为乙醇胺，又称胆胺。为细胞膜中另一种最丰富的脂质。（3）磷脂酰丝氨酸（PS）头基丝氨酸。分子净电荷-1，（PC、PE均为0）。可引起损伤表面凝血酶活化。PC，PE，PS之间在体内可互相转化。HO—CH2CH—COO-（丝氨酸）N+H3（1）—（3）X均为氨基醇。（4）磷脂酰肌醇（PI）PIP2磷脂酰肌醇-4，5-双磷酸，可将许多细胞外信号转化为细胞内信号。（5）磷脂酰甘油（PG）头基为甘油，且常与Lys相连。在细菌细胞膜中常见。（6）双磷脂酰甘油（心磷脂）2、甘油磷脂的性质①极性：极性头、非极性尾②带电性（可用于分离纯化）二、鞘磷脂高等动物组织中含量较丰富。1、组成：一个鞘氨醇，一个脂肪酸，一个磷酸，一个胆碱或乙醇胺2、结构与性质鞘磷脂极性头部分是磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺。鞘磷脂结构与甘油磷脂相似，因此性质与甘油磷脂基本相同。第四节鞘脂类鞘脂类也是动植物生物膜的重要组分。鞘脂类含有一个长的氨基醇。2012年王镜岩版《生物化学》考研参考笔记-5-————安雨（整理）-5-一、鞘氨醇神经酰胺的1位伯羟基被磷酰胆碱等酯化，结构见P108。二、神经酰胺鞘脂类的核心结构是神经酰胺（ceramide），由鞘氨醇氨基以酰胺键与长链（18—26C）脂肪酸的羟基相连。在鞘磷脂中，神经酰胺1位的-OH被磷酸胆碱(phosphorylcholine)或磷酸乙醇胺(phosphorylethanolamine)的磷酸基因酯化。除了动物细胞膜外，鞘磷脂在神经细胞的髓鞘中含量最丰富。脂肪酸通过酰胺键与鞘氨醇的-NH2相连，结构上与二酰甘油相似，见P108。第五节结合脂类一、糖脂glycolipid甘油醇糖脂N—脂酰神经鞘氨醇糖脂（神经酰胺糖脂）1、甘油醇糖脂半乳糖甘油二酯称：6—磺基Glc甘油二酯2、N—脂酰神经鞘氨醇糖脂（神经酰胺糖脂）神经酰胺还是糖脂的前体物，有时称鞘糖脂。在鞘糖脂中，单糖、双糖或寡糖通过O-糖苷键与神经酰胺相连，重要的鞘糖脂有脑苷脂(cerebroside)、硫脑苷脂(sulfatide)和神经节苷脂(ganglioside)。脑苷脂是单糖与神经酰胺形成的糖脂，是非离子型的。半乳糖脑苷脂(galatocerebroside)几乎全部存在于脑的细胞膜中。脑苷脂被硫酸化后称为硫脑苷脂，在生理pH下带负电荷。寡糖链(带有一个或多个唾液酸残基)与神经酰胺形成的鞘糖脂称为神经节苷脂，最初是从神经组织中分离到的，在其它组织中也有分布。神经节苷脂的命名含有M、D、T和角注数字，M、D、T分别表示含有一个、两个、三个唾液酸，数字表示在糖链上的位置。（1）、脑苷脂（中性糖鞘脂类）主要在神经、脑组织中，X为Glc称Glc脑苷脂，X为Gal称Gal脑苷脂。X还可能是：Fuc、GlcNAc、GalNAc（2）、神经节苷酯（酸性糖鞘脂类）含有唾液酸，在脑灰质和胸腺中含量高。中枢神经系统某些神经元膜的特征性脂，可能与通过神经元的神经冲动传递有关。人的神经系统细胞膜至少有15种神经节苷脂，它们的生物功能尚未完全了解。2012年王镜岩版《生物化学》考研参考笔记-6-————安雨（整理）-6-3、糖脂的生物学功能糖脂的功能还不十分清楚，有些动物细胞膜上的糖脂分子能与细菌毒素以及细菌细胞结合，起受体的作用。（1）细胞结构的刚性（2）抗原的化学标记血型抗原人的A、B、O血型差异在于糖链末端残基。现在临床上正研究用酶促降解B—抗原或A抗原的末端残基Gal或GalNAc，从而增加O—抗原的血液来源。（3）细胞分化阶段可鉴定的化学标记可能与糖链的长短有关（4）调节细胞的正常生长与正常细胞转化成肿癌细胞有关。肿癌Cell的神经节苷脂糖链比正常Cell的短。（5）授予细胞与其它生物活性物质的反应性倾向。鞘脂贮积病(sphingolipldstoragedisease,sphingolipidose)溶酶体贮积病是由于降解某种特定代谢物的酶发生遗传性缺陷造成的。一些溶解体贮积病与鞘脂代谢有关，也称鞘脂贮积病，常见的就是Tay-sochs神经节苷GM2贮积病，这是由于降解它的-hexosaminidaseA(-氨基己糖苷酶)缺陷造成的。当细胞积累GM2时就溶胀最终死亡，Tay-Sachs综合症(失明，肌肉萎缩，抽搐，精神错乱)，通常在出生数月后表现出来。diseasesympternAccumulatingspluingolipidEnzymedeficiencyTay-sachsdiseaseBlindnessMuscleweaknessSeizuresMentalretardationGangliosideGM2-hexosaminidoseAGaucherisdiseaseMentalretardations,LiverandspleenenlargementEresionofcongbonesGlucocerebosile-glucosidaseNiemann-PickdiseaseMontalretardutionsp