第六章 脂质化学及脂代谢一、 脂类的定义、种类、功能和结构（一）定义：这些物质在化学组成和化学结构上差异很大。不属于一类化合物，很难从化学角度对脂类做简明、确切的定义。脂类具有一个共同的物理性质 溶解性质相似：不溶于水，易溶于有机溶剂（氯仿、乙醚、丙酮、苯等）。多数脂质，化学本质是脂肪酸和醇所形成酯类及其衍生物。一类难溶于水，易溶于非极性溶剂的 有机化合物。（二）种类：1简单脂类：含有脂肪酸和醇组成。甘油三酯（油脂），蜡。2复合脂类：由简单脂与非脂性成分组成。 包括磷脂，糖脂。3异戊二烯类：类胡萝卜素；类固醇。（三）生物功能：1构成生物膜的重要物质，细胞内所含的磷脂几乎都存在于生物膜中。2供能。3保温体表脂类可防止热量散发，保持体温。因其不易导热。4防止机械损伤：分布在体表及内脏周围的脂类有保持体表及内脏免受机械冲击和磨损的作用。5促进脂溶性物质的溶解，以利机体吸收。如：脂溶性Vit和必须脂肪酸的吸收。6调节功能，对机体营养及代谢有调节功能。如：脂溶性Vit；类固醇激素；胆碱等均为调节物质。7作为细胞表面物质与细胞的识别和免疫有关。（四）结构1油脂（Glyceride）（脂酰甘油，脂酰甘油酯，甘油三酯）油脂：是油和脂肪的总称。油（oils）：常温下是液态。（含不饱和脂肪酸多。）油脂 脂肪（Fats）：常温下固态or半固态。 （含饱和脂肪酸多）组成及结构：1分子甘油 + 3分子脂肪酸。R1，R2，R3 可相同，也可不同。R2 多为不饱和脂肪酸。三酰甘油：3脂肪酸 + 1甘油根据所含脂肪酸分子数 二酰甘油：2脂肪酸 + 1甘油单酰甘油：1脂肪酸 + 1甘油2甘油磷酸酯（磷酸甘油脂）磷酯组成成分：甘油、脂肪酸、磷酸、含氮的碱性化合物（胆碱、胆 胺）和其它成分。结构通式：式中：R1脂肪酸C-H链，通常为饱和脂肪酸。R2脂肪酸C-H链，通常为不饱和脂肪酸。X 含N碱（胆碱、胆胺），Ser，肌醇等。卵磷脂 脑磷脂（磷脂酰胆碱 ） （磷脂酰胆胺）磷酸甘油脂为两性脂类（两性分子）：磷酸甘油脂含两个长C-H链（R1，R2）使分子一部分为疏水性（非极性），第三个C原子被磷酸酯化并带有亲水X基团，有极性。分子为两性脂类或两性分子。如：3固醇类广泛存在于自然界，功能多样：（1） 作为激素，起代谢调节作用。（2） 作为乳化剂，有助于脂类消化吸收。（3） 抗炎症作用。基本结构：环戊烷多氢菲固醇是环戊烷多氢菲的衍生物。如：胆固醇（cholesterol）动物固醇以胆固醇为代表。植物固醇以麦角固醇为代表。胆固醇二、 生物膜（一）生物膜及其功能生物膜：细胞的外周膜和内膜系统称为生物膜。 外周膜：生物的基本结构和功能单位是细胞，任何细胞都以一层薄膜（厚约4-7nm）将其内含物与环境分开，这层膜称为细胞膜或外周膜；内 膜：多数细胞中有许多内膜系统，组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器，如细胞核，线粒体，内质网，高尔基体等。功能： （1） 保护功能：细胞膜是细胞质与外界的有机屏障，保护细胞不受或少受外界环境因素改变的影响。（2） 物质的运输和能量转换a：在各种物质进出细胞的过程中，起控制作用，可选择性的从膜外吸收所需的营养物，同时排出不需要的物质。b：能量转换：能量转换的主要形式是通过氧化磷酸化形式，主要在线粒体内膜上进行。功能： （3）细胞识别：膜上的一些受体可接收和识别各种特殊的信息并将信息传递出去，产生不同效应。（4）免疫功能（二）膜的化学组成组成： 脂类：磷脂以卵磷脂最多；胆固醇；糖脂。 蛋白质（包括酶）：外周蛋白；内在蛋白。 多糖。 水，金属离子等。1脂质脂质主要部分卵磷脂为两性物质：一个亲水头部；两个疏水尾巴。极性（亲水）端和非极性（疏水）端示意：膜周围环境有水分，膜脂分子亲水端朝向膜外侧， 疏水端朝向膜中央，自动形成双分子层排列。 2膜蛋白不是单一的某种蛋白，是多种蛋白质的总称。不同膜，蛋白质种类、数量不同；据粗略计算，细胞中大约有20%25%蛋白质与膜结构相联系。根据在膜上定位分为；外周蛋白内在蛋白（1）外周蛋白：分布在膜脂双层表面，通过静电力或Van der weals力松弛结合在膜表面；易被有机溶剂分离下来，易溶于水。外周蛋白占膜蛋白总量的2030%（2）内在蛋白：通过疏水效应和Van der weals力与膜脂双层紧密结合的蛋白质。蛋白质分子氨基酸的非极性侧链及脂双层非极性区（疏水区）都与水疏远（排斥水）， 这种非极性基团之间存在相互趋近作用（疏水作用）。内在蛋白占膜蛋白的7080%，不溶于水，不易从膜上溶解分离下来。全部深埋在脂双层的疏水区；内在蛋白在膜内位置 部分镶嵌在脂双层中；横跨脂双层。生物膜外周蛋白、内在蛋白示意图（三）膜的结构流动镶嵌模型1972年，J.S.Singer和G.L.Nicolson模型要点：1脂质以脂双层排列，亲水头向外、疏水尾向内聚集，构成生物膜主体，膜厚约5nm；基本结构的重复单位是磷脂，使膜表现出高电阻性及高极性分子的不通透性。2膜蛋白为球蛋白，一些位于脂双层内外表面；一些镶嵌在脂双层中或完全的埋在脂双层中；一些横穿整个膜两侧。特点：1膜的流动性：膜脂质，及大部分蛋白质能做侧向平面方向扩散，使双分子层具有流动性、柔韧性。脂双层不能做纵向翻转。2不对称性：结构与功能的两侧不对称性。膜两侧脂质及蛋白质在结构上的分布不对称，故使膜两侧表现的功能也不同。三、脂类代谢（一）油脂的分解代谢1油脂（脂肪）水解油脂水解由脂肪酶催化，脂肪酶广泛存在于动物、植物和微生物中，催化油脂水解成甘油和脂肪酸。2甘油的氧化在甘油激酶催化下，生成-磷酸甘油，然后在-磷酸甘油脱氢酶作用下生成磷酸二羟基丙酮。 （1）磷酸二羟基丙酮亦为糖酵解中间物，可循糖代谢途径生成 丙酮酸乙酰CoATCA彻底氧化。（2）P-二羟基丙酮也可经糖异生生成糖（糖原）。 3脂肪酸的氧化 -氧化脂肪酸在一系列酶作用下逐步脱H及C链逐步降解的过程。形式：-氧化、-氧化、-氧化等，以-氧化为主。-氧化：脂肪酸氧化从羧基端-C原子开始，以连续断裂2个C原子方式进行，故称-氧化。（1）过程：五个循环步骤：1. 脂肪酸的活化脂酰CoA（胞液）2. 脂酰CoA的、脱H 不饱和脂酰CoA（线粒体）3. 、-不饱和脂酰CoA的水化 -羟脂酰CoA（线粒体）4. -羟脂酰CoA的氧化（脱H）-酮脂酰CoA（线粒体）5. -酮脂酰CoA硫解 乙酰CoA + 脂酰CoA（-2C）（线粒体）在胞液中（线粒体外）脂肪酸活化，形成脂酰CoA后进入线粒体内（其余4 步反应均在线粒体内进行），从-C原子的脱H开始，经过4个连续的酶促反 应，产生1分子乙酰CoA和1分子比原来少2个C的脂酰CoA，如此重复多次， 1分子长链脂肪酸可分解成许多分子乙酰CoA。（2）-氧化特点：1）-氧化几步反应基本可逆（逆反应为另一酶），平衡点偏向分解方向，反应高度放能，G028.03KJ/mol，使反应向裂解方向，难以逆向进行。2） 1次-氧化，脂肪酸链失去2C，生成1分子乙酰CoA，重复-氧化，全部成乙酰CoATCA。-氧化次数=（C数/2）-13）1次-氧化脱2次H FADH2， 产生2个ATP。 NADH， 产生3个ATP。共产生5个ATP。4）除反应外，其余均在线粒体中（主要在肝线粒体）;长链脂酰CoA均不易透过线粒体内膜，需借助肉毒碱作为酰基载体转运进入线粒体内。 5）能量（彻底氧化）脂肪酸氧化伴有能量的释放：热，ATP。计算如下：（软脂酸C16为例）7次氧化: 7535ATP8个乙酰CoA: 81296ATP消耗（活化）: 2个高能键按2个ATP计净 得: 131-2129个ATP6）能量转换率软脂酸氧化： G09790.56 KJ/molATP合成： G0+30.54129=3934.5 KJ/mol能量转化率： 3934.5/9790.56 = 40%（3） 生理意义 1） 脂肪酸完全氧化可为机体生命活动提供能量。2） 产生的乙酰CoA的去向：分解 TCA，氧化供能。合成 脂肪酸，酮体，胆固醇，AA。3） -氧化生成大量水可供陆生动物对水的要求。水占人体重的6080，随年龄、体质而异。新生儿 80 婴幼儿 70少儿 65成人 60成人需水量/day ：2500ml 排泄: 呼吸 350ml食物 1000ml 皮肤 500ml饮料 1200ml 粪便 150ml代谢水 300ml 肾排 1500ml 2500ml/day 2500ml/day 最低尿量： 500ml/天，日排35g废物，1g需15ml水作溶剂。 4酮体代谢酮体：丙酮、乙酰乙酸、-羟丁酸的统称。丙酮 乙酰乙酸 -羟丁酸 （1）酮体生成： 脂肪酸氧化 乙酰CoA TCA CO2 ，H2O酮体。 原料：氧化产生的乙酰CoA。部位：肝（线粒体），少量肾。肌肉等肝（2）酮体氧化：酮体生成：肝脏酮体氧化：肝外组织（心、脑、肾、肌肉）氧化。肝脏缺乏分解酮体的酶，不能在肝中被分解。酮体分子量小，易溶于水，在肝内生成后易进入血液循环到肝外组织（心、脑、肾、肌肉）中氧化。 肝外：乙酰乙酸 乙酰CoA TCA CO2，H2O 羟丁酸呼出体外丙酮 乙酰CoA TCA CO2，H2O酮体生成利用的意义：正常：血液中含少量酮体：0.20.9mg/100ml血( 植物食物；肥肉 瘦肉；脑,脊髓含量最高；肝、内脏、蛋黄次之。植物所含固醇类叫植物固醇，不被人体吸收，尚能 影响动物固醇的吸收。高胆固醇者，应多食植物固醇，主要以黄豆为好。 1 胆固醇的转化类固醇激素：性激素，肾上腺皮质激素。胆固醇 VitD：促进Ca的吸收。胆酸：作为胆汁成分，促进脂溶性Vit消化吸收。2 胆固醇的合成原料：C骨架：乙酰CoA供H体：NADPH(辅因子)供能：ATP （所有原料均可由糖代谢提供，糖代谢与胆固醇代谢密切相关。）合成部位：肝脏(细胞液、内质网)合成过程：3乙酰CoA鲨烯羟胆固醇胆固醇。鲨烯前均为水溶性，之后为水不溶性。