脂類

跳轉到: 導航, 搜索
Bkbx9.jpg

脂類(Lipid)由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物統稱為脂類,這是一類一般不溶於水而溶於脂溶性溶劑的化合物

不溶於水而能被乙醚氯仿、苯等非極性有機溶劑抽提出的化合物,統稱脂類。

脂類包括油脂(甘油三脂)和類脂(磷脂、蠟、萜類、甾類)。

脂類是機體內的一類有機大分子物質,它包括範圍很廣,其化學結構有很大差異,生理功能各不相同,其共同物理性質是不溶於水而溶於有機溶劑,在水中可相互聚集形成內部疏水的聚集體(如右圖)。  

目錄

脂類的分類

粗分

1. 油脂(fat)

甘油三酯或稱之為脂醯甘油(triacylglycerol),是油和脂肪的統稱。一般將常溫下呈液態的油脂稱為油,而將其呈固態時稱為脂肪。

脂肪是由甘油和脂肪酸脫水合成而形成的。脂肪酸的羧基中的—OH 與甘油羥基中的—H 結合而失去一分子說,於是甘油與脂肪酸之間形成酯鍵,變成了脂肪分子

脂肪中的三個醯基(無機或有機含氧酸除去羥基後所餘下的原子團)一般是不同的,來源與碳十六、碳十八或其他脂肪酸。有雙鍵的脂肪酸稱為不飽和脂肪酸,沒有雙鍵的則稱為飽和脂肪酸。、

動物的脂肪中,不飽和脂肪酸很少,植物油中則比較多。膳食中飽和脂肪太多會引起動脈粥樣硬化,因為脂肪和膽固醇均會在血管內壁上沉積而形成斑塊,這樣就會妨礙血流,產生心血管疾病。也由於此,血管壁上有沉澱物,血管變窄,使肥胖症患者容易患上高血壓疾病

油脂分布十分廣泛,各種植物的種子、動物的組織和器官中都存有一定數量的油脂,特別是油料作物的種子和動物皮下的脂肪組織,油脂含量豐富。人體內的脂肪約佔體重的10%~20%。人體內脂肪酸種類很多,生成甘油三酯時可有不同的排列組合方式,因此,甘油三酯具有多種存在形式。貯存能量和供給能量是脂肪最重要的生理功能。1克脂肪在體內完全氧化時可釋放出38kJ(9.3kcal)的能量,比1克糖原蛋白質所釋放的能量多兩倍以上。脂肪組織是體內專門用於貯存脂肪的組織,當機體需要能量時,脂肪組織細胞中貯存的脂肪可動員出來分解供給機體的需要。此外,高等動物和人體內的脂肪,還有減少身體熱量損失,維持體溫恆定,減少內部器官之間摩擦和緩衝外界壓力的作用。

2. 類脂(lipids)

包括磷脂(phospholipids),糖脂(glycolipid)和膽固醇及其酯(cholesterol and cholesterol ester)三大類。①磷脂是含有磷酸的脂類,包括由甘油構成的甘油磷脂(phosphoglycerides)與由鞘氨醇構成的鞘磷脂(sphingomyelin)。在動物的腦和卵中,大豆的種子中,磷脂的含量較多。②糖脂是含有糖基的脂類。③還有,膽固醇及甾類化合物(類固醇)等物質主要包括膽固醇、膽酸性激素維生素D等。這些物質對於生物體維持正常的新陳代謝和生殖過程,起著重要的調節作用。另外,膽固醇還是脂肪酸鹽和維生素D3以及類固醇激素等的合成原料,對於調節機體脂類物質的吸收,尤其是脂溶性維生素(A,D,E,K)的吸收以及鈣、磷代謝等均起著重要作用。這三大類類脂是生物膜的重要組成成分,構成疏水性的「屏障」(barrier),分隔細胞水溶性成分及將細胞劃分為細胞器/核等小的區室,保證細胞內同時進行多種代謝活動而互不干擾,維持細胞正常結構與功能等。

細分(按化學組成分)

1.單純脂:定義:脂肪酸與醇脫水縮合形成的化合物。

蠟:高級脂肪酸與高級一元醇,幼植物體表覆蓋物,葉面,動物體表覆蓋物,蜂蠟

甘油脂:高級脂肪酸與甘油,最多的脂類。

2.複合脂:定義:單純脂加上磷酸等基團產生的衍生物。

磷脂:甘油磷脂(卵、腦磷脂)、鞘磷脂(神經細胞中含量豐富)。

3.脂的前體及衍生物

萜類(音tiē)和甾類(音zāi)及其衍生物:不含脂肪酸,都是異戊二烯的衍生物。

衍生脂:上述脂類的水解產物,包括脂肪酸及其衍生物、甘油、鞘氨醇等。

高級脂肪酸、甘油、固醇、前列腺素

4.結合脂:定義:脂與其它生物分子形成的複合物

糖脂:糖與脂類通過糖苷鍵連接起來的化合物(共價鍵),如霍亂毒素

脂蛋白:脂類與蛋白質在肝臟內通過非共價結合形成的產物,如血液中的幾種脂蛋白,VLDL、LDL、HDL、VHDL是脂類的運輸方式。  

脂質化學結構

脂質(Lipids)又稱脂類,是脂肪及類脂的總稱.這是一類不溶於水而易溶於脂肪溶劑(醇、醚、氯仿、苯)等非極性有機溶劑。並能為機體利用的重要有機化合物。脂質包括的範圍廣泛,其分類方法亦有多種。通常根據脂質的主要組成成分分為:簡單脂質、複合脂質、衍生脂質、不皂化脂類。

脂質包括多種多樣的分子,其特點是主要由碳和氫兩種元素以非極性的共價鍵組成。由於這些分子是非極性的,所以和水不能相容,因此是疏水的。嚴格地說,脂質不是大分子,因為它們的相對分子質量不如糖類、蛋白質和核酸的那麼大,而且它們也不是聚合物。

一、簡單脂質

簡單脂質是脂肪酸與各種不同的醇類形成的酯,簡單脂質包括醯基甘油酯和蠟。

(一)醯基甘油酯

醯基甘油酯又稱脂肪是以甘油為主鏈的脂肪酸酯。如三醯基甘油酯的化學結構為甘油分子中三個羥基都被脂肪酸酯化,故稱為甘油三酯(triglyceride)或中性脂肪。甘油分子本身無不對稱碳原子。但它的三個羥基可被不同的脂肪酸酯化,則甘油分子的中間一個碳原子是一個不對稱原子,因而有兩種不同的構型(L-構型和D-構型)。天然的甘油三酯都是L-構型。醯基甘油酯分為甘油一酯、甘油二酯、甘油三酯、烷基醚(或α、β烯基醚)醯基甘油酯。

(二)蠟

蠟(waxes)是不溶於水的固體,是高級脂肪酸和長鏈一羥基脂醇所形成的酯,或者是高級脂肪酸甾醇所形成的酯。常見有真蠟、固醇蠟等。

真蠟是一類長鏈一元醇的脂肪酸酯。

固酯蠟是固醇與脂肪酸形成的酯,如維生素A酯、維生素D酯等。

二、複合脂質

複合脂質(complx lipids)即含有其他化學基團的脂肪酸酯,體內主要含磷脂和糖脂兩種複合脂質。

(一)磷脂

磷脂(phospholipid)是生物膜的重要組成部分,其特點是在水解後產生含有脂肪酸和磷酸的混合物。根據磷脂的主鏈結構分為磷酸甘油反和鞘磷脂。

1.磷酸甘油酯(phosphoglycerides)主鏈為甘油-3-磷酸,甘油分子中的另外兩個羥基都被脂肪酸所酯化,噒酸基團又可被各種結構不同的小分子化合物酯化後形成各種磷酸甘油酯。體內含量較多的是磷脂醯膽鹼卵磷脂)、磷脂醯乙醇胺(腦磷脂)、磷脂醯絲氨酸磷脂醯甘油、二磷脂醯甘油(心磷酯)及磷酯醯肌醇等,每一磷脂可因組成的脂肪酸不同而有若干種。

從分子結構可知甘油分子的中央原子是不對稱的。因而有不同的立體構型。天然存在的磷酸甘油酯都具有相同的主體化學構型。按照化學慣例。這些分子可以用二維投影式來表示。D-和L甘油醛的構型就是根據其X射線結晶學結果確定的。右旋為D構型,左旋為L構型。磷酸甘油酯的立化化學構型及命名由此而確定。

2.鞘磷脂(sphingomyelin)鞘磷脂是含硝氨醇或二氫鞘氨醇的磷脂,其分子不含甘油,是一分子脂肪酸以醯胺鍵與鞘氨醇的氨基相連。鞘氨醇或二氫鞘氨醇是具有脂肪族長鏈的氨基二元醇。有疏水的長鏈脂肪烴基尾和兩個羥基及一個氨基的極性頭。

鞘磷脂含磷酸,其末端痙基取代基團為磷酸膽鹼乙醇胺。人體含量最多的鞘磷脂是神經鞘磷脂,由鞘氨醇、脂肪酸及磷酸膽鹼構成。神經鞘磷酯是構成生物膜的重要磷酯。它常與卵磷脂並存細胞膜外側。

(二)糖脂

糖脂(glycolipids)這是一類含糖類殘基的複合脂質化學結構各不相同的脂類化合物,且不斷有糖脂的新成員被發現。糖脂亦分為兩大類:糖基醯甘油和糖鞘脂。糖鞘脂又分為中性糖鞘脂和酸性糖鞘脂。

1.糖基醯基甘油(glycosylacylglycerids),糖基醯甘油結構與磷脂相類似,主鏈是甘油,含有脂肪酸,但不含磷及膽鹼等化合物。糖類殘基是通過糖苷鍵連接在1,2-甘油二酯的C-3位上構成糖基甘油酯分子。已知這類糖脂可由各種不同的糖類構成它的極性頭。不僅有二醯基油酯,也有1-醯基的同類物。

自然界存在的糖脂分子中的糖主要有葡萄糖半乳糖,脂肪酸多為不飽和脂肪酸。根據國際生物化學名稱委員會的命名:單半乳糖基甘油二酯和二半乳糖基甘油二酯的結構分別為1,2-二醯基-3-O-β-D-吡喃型半乳糖基-甘油和1,2-二醯基-3-O-(α-D-吡喃型半乳糖基(1→6)-O-β-D吡喃型半乳糖基)-甘油。

此外,還有三半乳糖基甘油二酯,6-O-醯基單半乳糖基甘油二酯等。

2.糖硝脂(glycosphingolipids) 有人將此類物質列為鞘脂和鞘磷脂一起討論,故又稱鞘糖脂。糖鞘脂分子母體結構是神經醯胺。脂肪酸連接在長鏈鞘氨醇的C-2氨基上,構成的神經醯胺糖類是糖鞘脂的親水極性頭。含有一個或多個中性糖殘基作為極性頭的糖鞘脂類稱為中性糖鞘脂或糖基神經醯胺,其極性頭帶電荷,最簡單的腦苷脂是在神羥基上,以β糖苷連結一個糖基(葡萄糖或半乳糖)。

重要的糖鞘脂有腦苷脂和神經節苷脂。腦苷在腦中含量最多,肺、腎次之,肝、脾及血清也含有。腦中的腦苷脂主要是半乳糖苷脂,其脂肪酸主要為二十四碳脂酸;而血液中主要是葡萄糖腦苷脂神經節苷脂是一類含唾液酸的酸性糖鞘酯。唾液酸又稱為N-乙醯神經氨酸它通過α-糖苷鍵與糖脂相連。神經節苷脂分子由半乳糖(Gal)、N-乙醯半乳糖(GalNAc)、葡萄糖(Glc)、N-脂醯硝氨醇(Cer)、唾液酸(NeuAc)組成。神經節苷脂廣泛分布於全身各組織的細胞膜的外表面,以腦組織最豐富。

三、衍生脂質

1.脂肪酸及其衍生物前列腺素等。

2.長鏈脂肪醇,如鯨蠟醇等。

四、不皂化的脂質

不皂化的脂質是一類不含脂肪酸的脂質。主要有類萜及類固醇。

(一)類萜(terpens)

類萜亦稱異戊烯脂質。異戊烯是具有兩個雙鍵的五碳化合物,也叫做「2-甲基-1.3-丁二烯「。其結構式為:

CH3

CH2 = C-CH=CH2。

烯萜類化合物就是很多異戊二烯單位縮合體。兩個異戊二烯單位頭尾連接就形成單萜;含有4個、6個和8個異戊二烯單位的萜類化合物分別稱為雙萜三萜四萜。異戊二烯單位以頭尾連接排列的是規則排列;相反尾尾連接的是不規則排列。兩個一個半單萜以尾尾排列連接形成三萜,如鯊烯;兩個雙萜尾尾連接四萜,如β-胡羅卜素。還有些類萜化合物是環狀化合物,有遵循頭尾相連的規律,也有不遵循頭尾相連的規律。另外還有一些化合物儘管與類萜有密切有關係,但其結構式並不是五碳單位的偶數倍數;例如莰稀是具有二環結構的單萜,結構相似的檀烯卻缺少一個碳原子。異戊烯脂質包括多種結構不同物質,對這些自然界存在的複雜結構的物質給予系統的命名是困難的。現習慣上沿用的名稱多來自該化合物的原料來源,更顯得雜亂無章。

天然的異戊烯聚合物與其他多聚物的共同點為:①由具有通用結構的重複單位所組成(異戊烯骨架相當於糖,胺基酸核苷酸單位);②此單位的結構在細節上可有所變動(例如在類異戊二烯中的雙鍵)並按順序排列;③鏈長變化極大,小到兩個單位聚合而成單萜,多至數百倍的單位聚合而成的橡膠。不同點為:①重複單位以C-C鍵連接在一起;②相對地說它們是非極性的,屬於脂質。異戊烯脂質一旦聚合,就不能再裂解回復到單體形式。

(二)類固醇

類固醇(steroid)是環戊稠全氫化菲的衍生物。天然的類固醇分子中的雙鍵數目和位置,取代基團的類型、數目和位置,取代基團與環狀核之間的構型,環與環之間的構型各不相同。其化學結構是由三個碳環已烷(A、B、C)和一個五碳環(D)組成的稠和迴環化合物。類固醇分子中的每個碳原子都按序編號,且不管任一位置有沒有碳原子存在,在類固醇母體骨架結構中都保留該碳原子的編號。存在於自然界的類固醇分子中的六碳環A、B、C都呈「椅」式構象(環已結構),這也是最穩定的構象。唯一的例外是雌激素分子內的A環是芳香環為平面構象。類固醇的A環和B環之間的接界可能是順式構型,也可能是反式構型;而C環與D環接界一般都是反式構型,但強心苷和蟾毒素是例外。  

脂類的功能

脂類的生物學功能也多種多樣:

1.最佳的能量儲存方式

能量貯存形式(動物、油料種子的甘油三酯)

體內的兩種能源物質比較

單位重量的供能:糖4.1千卡/克,脂9.3千卡/克。

儲存體積:1糖元或澱粉:2水,脂則是純的,體積小得多。

動用先後:糖優先,關於減肥和辟穀

2.生物膜的骨架:細胞膜的液態鑲嵌模型:磷脂雙酯層,膽固醇,蛋白質,糖脂,甘油磷脂和鞘磷脂。

3.電與熱的絕緣體

動物的脂肪組織有保溫,防機械壓力等保護功能,植物的蠟質可以防止水分的蒸發

電絕緣:神經細胞的鞘細胞,電線的包皮,神經短路

熱絕緣:冬天保暖,企鵝、北極熊

4.信號傳遞:固醇類激素

5.酶的激活劑:卵磷脂激活β-羥丁酸脫氫酶

6.糖基載體:合成糖蛋白時,磷酸多萜醇作為羰基的載體

7.激素、維生素和色素的前體(萜類、固醇類)

8.生長因子抗氧化劑

9.參與信號識別和免疫(糖脂)  

脂類的合成

1、 脂肪酸的生物合成

脂肪酸的生物合成 biosynthesis of fattyacids 高級脂肪酸的合成,以乙醯CoA為基礎,通過乙醯輔酶A羧化酶的作用,在ATP的分解的同時與CO2結合,產生丙二酸單醯CoA,開始這一階段是控速步驟,為檸檬酸所促進。丙二酸單醯CoA與乙醯CoA一起,在脂肪酸合成酶催化下合成C16的軟脂酸(或C18的硬脂酸),但這是包括在醯基載體蛋白(ACP)參與下的脫羧、C2單位縮合、以及由NADPH還原過程在內的反覆進行的複雜過程。產生的脂肪酸作為CoA衍生物,在粒線體中與乙醯CoA,在微粒體中與丙二酸單醯CoA縮合,每次增加兩個碳,不斷延長碳鏈。而單不飽和脂肪酸,由飽和醯基CoA(或ACP)的好氧的不飽和化(微粒體,微生物等。必須有O2和NADH)而產生,或由脂肪酸生物合成途中的β-羥醯ACP的脫水反應(及碳鍵延長)而產生。多聚不飽和脂肪酸在高等動物不一定產生,可以從攝取的不飽和酸的碳素鏈的延長等而轉變形成。另外環丙烷脂肪酸由S-腺苷甲硫氨酸的C1,結合於不飽和酸的雙鍵上而產生。脂肪酸作為CoA衍生物,用於合成各種底物

2、 其他脂類的生物合成

磷脂的生成

磷脂酸是最簡單的磷脂,也是其他甘油磷脂的前體。磷脂酸與CTP反應生成CDP-二醯甘油,在分別與肌醇、絲氨酸、磷酸甘油反應,生成相應的磷脂。磷脂酸水解成二醯甘油,再與CDP-膽鹼或CDP-乙醇胺反應,分別生成磷脂醯膽鹼和磷脂醯乙醇胺。  

脂類的消化和吸收

正常人一般每日每人從食物中消化的脂類,其中甘油三脂佔到90%以上,除此以外還有少量的磷脂、膽固醇及其酯和一些游離脂肪酸(free fatty acids)。食物中的脂類在成人口腔和胃中不能被消化,這是由於口腔中沒有消化脂類的酶,胃中雖有少量脂肪酶,但此酶只有在中性PH值時才有活性,因此在正常胃液中此酶幾乎沒有活性(但是嬰兒時期,胃酸濃度低,胃中PH值接近中性,脂肪尤其是乳脂可被部分消化)。脂類的消化及吸收主要在小腸中進行,首先在小腸上段,通過小腸蠕動,由膽汁中的膽汁酸鹽使食物脂類乳化,使不溶於水的脂類分散成水包油的小膠體顆粒,提高溶解度增加了酶與脂類的接觸面積,有利於脂類的消化及吸收。在形成的水油界面上,分泌入小腸的胰液中包含的酶類,開始對食物中的脂類進行消化,這些酶包括胰脂肪酶(pancreatic lipase),輔脂酶(colipase),膽固醇酯酶(pancreatic cholesteryl ester hydrolase or cholesterol esterase)和磷脂酶A2(phospholipase A2)。

食物中的脂肪乳化後,被胰脂肪酶催化,水解甘油三酯的1和3位上的脂肪酸,生成2-甘油一酯和脂肪酸。此反應需要輔脂酶協助,將脂肪酶吸附在水界面上,有利於胰脂酶發揮作用。食物中的磷脂被磷脂酶A2催化,在第2位上水解生成溶血磷脂和脂肪酸,胰腺分泌的是磷脂酶A2原,是一種無活性的酶原形成,在腸道被胰蛋白酶水解釋放一個後成為有活性的磷脂酶A 催化上述反應。食物中的膽固醇酯被膽固醇酯酶水解,生成膽固醇及脂肪酸。食物中的脂類經上述胰液中酶類消化後,生成甘油一酯、脂肪酸、膽固醇及溶血磷脂等,這些產物極性明顯增強,與膽汁乳化成混合微團(mixed micelles)。這種微團體積很小(直徑20nm),極性較強,可被腸粘膜細胞吸收。

脂類的吸收主要在十二指腸下段和盲腸。甘油及中短鏈脂肪酸(<=10C)無需混合微團協助,直接吸收入小腸粘膜細胞後,進而通過門靜脈進入血液。長鏈脂肪酸及其它脂類消化產物隨微團吸收入小腸粘膜細胞。長鏈脂肪酸在脂醯CoA合成酶(fattyacyl CoA synthetase)催化下,生成脂醯CoA,此反應消耗ATP。脂醯CoA可在轉醯基酶(acyltransferase)作用下,將甘油一酯、溶血磷脂和膽固醇酯化生成相應的甘油三酯、磷脂和膽固醇酯。體內具有多種轉醯基酶,它們識別不同長度的脂肪酸催化特定酯化反應。這些反應可看成脂類的改造過程,在小腸粘膜細胞中,生成的甘油三酯、磷脂、膽固醇酯及少量膽固醇,與細胞內合成的載脂蛋白(apolipprotein)構成乳糜微粒(chylomicrons),通過淋巴最終進入血液,被其它細胞所利用。可見,食物中的脂類的吸收與糖的吸收不同,大部分脂類通過淋巴直接進入體循環,而不通過肝臟。因此食物中脂類主要被肝外組織利用,肝臟利用外源的脂類是很少的。

脂類的水解產物,如脂肪酸、甘油一酯和膽固醇等,都不溶解於水。它們與膽汁中的膽鹽形成水溶性微膠粒後,才能通過小腸粘膜表面的靜水層而到達微絨毛上。在這裡,脂肪酸、甘油一酯等從微膠粒中釋出,它們通過脂質膜進入腸上皮細胞內,膽鹽則回到腸腔。進入上皮細胞內的長鏈脂肪酸和甘油一酯,大部份重新合成甘油三酯,並與細胞中的載脂蛋白合成乳糜微粒,若干乳糜微粒包裹在一個囊泡內。當囊泡移行到細胞側膜時,便以出胞作用的方式離開上皮細胞,進入淋巴循環。然後歸入血液。中、短鏈甘油三酯水解產生的脂肪酸和甘油一酯是水溶性的,可直接進入門靜脈而不入淋巴。  

脂類與脂肪

脂類定義為脂肪酸(多是4碳以上的長鏈一元羧酸)和醇(包括甘油醇、硝氨醇、高級一元醇和固醇)等所組成的酯類及其衍生物。包括單純脂類、複合酯類及衍生脂質。

一提到脂肪,我相信大家都會很明白那是啥東西,那麼脂類呢?難道脂類和脂肪是一個概念的?

其實脂類和脂肪並不是一個意思,脂肪是脂類的一種,脂類包括固醇類、脂肪、類脂等  

脂類的酶促水解

1.脂肪酶廣泛存在於動物、植物和微生物中。在人體內,脂肪的消化主要在小腸,由胰脂肪酶催化,膽汁酸鹽和輔脂肪酶的協助使脂肪逐步水解生成脂肪酸和甘油。

2.磷脂酶有多種,作用於磷脂分子不同部位的酯鍵。作用於1位、2位酯鍵的分別稱為磷脂酶A1及 A2,生成溶血磷脂和游離脂肪酸。作用於3位的稱為磷脂酶C,作用磷酸取代基間酯鍵的酶稱磷脂酶D。作用溶血磷脂1位酯鍵的酶稱磷脂酶B1。

3.膽固醇酯酶水解膽固醇酯生成膽固醇和脂肪酸。

4.小腸可吸收脂類的水解產物。膽汁酸鹽幫助乳化,結合載脂蛋白(apoprotein,apo)形成乳糜微粒經腸粘膜細胞吸收進入血循環。所以乳糜微粒(chylomicron,CM)是轉運外源性脂類(主要是TG)的脂蛋白。

參看

關於「脂類」的留言: Feed-icon.png 訂閱討論RSS

目前暫無留言

添加留言
個人工具
名字空間
動作
導航
功能菜單
工具箱