生物化学笔记：03第三章 脂 类

2021年1月22日发(作者：金汉文)

第三章


脂


类


对调节生物膜的流动性有一定意义。胆固醇还是一
些活性物质的前体，类固醇激素、 维生素
D3
、胆
提

要


一、概念


脂类、类固醇、萜类、多不饱和脂肪酸、必需脂肪
酸、 皂化值、碘值、酸价、酸败、油脂的硬化、甘
油磷脂、鞘氨醇磷脂、神经节苷脂、脑苷脂、乳糜
微粒

二、脂类的性质与分类


单纯脂、复合脂、非皂化
脂、衍生脂、结合脂

单纯脂

脂肪酸的俗名、系统名和缩写、双键的定位

三、油脂的结构和化学性质

(1)
水解和皂化


脂肪酸平均分子量＝
3
×< br>56
×
1000
÷皂化值

(2)
加成反应


碘值大，
表示油脂中不饱和脂肪酸含
量高，即不饱和程度高。

(3)
酸败

蜡是由高级脂肪酸和长链脂肪族一元醇或固醇构
成的酯。

四、磷脂（复合脂）

（一）甘油磷脂类

最常见的是卵磷脂和脑磷脂。卵磷脂是磷脂酰胆
碱。脑磷脂是磷脂酰乙醇胺。

卵磷脂和脑磷脂都不溶于水而溶于有机溶剂。磷脂
是兼性离子，
有多个可解离基团。
在弱碱下可水解，
生成脂肪酸盐，其余部分不水解。在强碱下则水解
成脂肪酸、磷酸甘油和有机 碱。磷脂中的不饱和脂
肪酸在空气中易氧化。

（二）鞘氨醇磷脂

神经鞘磷脂由神经鞘氨醇（简称神经醇）
、脂肪酸、
磷酸与含氮碱基组成。脂酰基与神经醇的氨 基以酰
胺键相连，所形成的脂酰鞘氨醇又称神经酰胺；神
经醇的伯醇基与磷脂酰胆碱（或磷脂酰 乙醇胺）以
磷酸酯键相连。

磷脂能帮助不溶于水的脂类均匀扩散于体内的水
溶液体系中。

非皂化脂

（一）萜类

是异戊二烯的衍生物

多 数线状萜类的双键是反式。
维生素
A
、
E
、
K
等都
属于萜类，视黄醛是二萜。天然橡胶是多萜。

（二）类固醇

都含有环戊烷多氢菲结构

固醇类

是环状高分子一元醇，主要有以下三种：

动物固醇

胆固醇是高等动物生物膜的重要成分，
汁酸等都是胆固醇的衍生物。

植物固醇

是植物细胞的重要成分，不能被动物吸
收利用。

1
，酵母固醇

存在于酵母菌、真菌中，以麦角固醇
最多，经日光照 射可转化为维生素
D2
。

2.
固醇衍生物类

胆汁酸

是乳化剂，能促进油脂消化。

强心苷和蟾毒

它们能使心率降低，强度增加。

性激素和维生素
D

3.
前列腺素

结合脂

1.
糖脂。它分为中性和酸性两类，分别以脑苷脂和
神经节苷脂为代表。

脑苷脂

由一个单糖与神经酰胺构成。

神经节苷脂

是含唾液酸的糖鞘脂，有多个糖基，
又称唾液酸糖鞘脂，结构复杂。

2.
脂蛋白

根据蛋白质组成可分为三类：
核蛋白类、
磷蛋 白类、
单纯蛋白类，其中单纯蛋白类主要有水溶性的血浆
脂蛋白和脂溶性的脑蛋白脂。

血浆脂蛋白根据其密度由小到大分为五种：

乳糜微粒

主要生理功能是转运外源油脂。

极低密度脂蛋白
(VLDL)
转运内源油脂。

低密度脂蛋白
(LDL)
转运胆固醇和磷脂。

高密度脂蛋白
(HDL)
转运磷脂和胆固醇。

极高密度脂蛋白
(VHDL)
转运游离脂肪酸。

脑蛋白脂不溶于水，分为
A
、
B
、
C
三种。
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第一节

概述


一、脂类是脂溶性生物分子

脂类（
lipids
）泛指 不溶于水，易溶于有机溶剂的
各类生物分子。脂类都含有碳、氢、氧元素，有的
还含有氮和磷。 共同特征是以长链或稠环脂肪烃分
子为母体。脂类分子中没有极性基团的称为非极性
脂；有极性 基团的称为极性脂。极性脂的主体是脂
溶性的，其中的部分结构是水溶性的。

二、分类

1.
单纯脂

单纯脂是脂肪酸与醇结合成的酯，
没有极
性基团，是非极性脂，又称中性脂。三酰甘油、胆
固醇酯、蜡等都是单纯脂。蜡 是由高级脂肪酸和高
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14

级一元醇形成的酯。

2.
复合脂

复合脂又称类脂，是含有磷酸等非脂成分
的脂类。复合脂含有极性基团，是极性脂。磷脂是
主要的复合脂。< br>
3.
非皂化脂

包括类固醇、萜类和前列腺素类。

不
含脂肪酸，不能被碱水解，称为非皂化脂。类固醇
又称甾醇，是以环戊烷多氢菲为母核的一 种脂类。
胆固醇是人体内最重要的类固醇，它因有羟基而属
于极性脂。萜类是异戊二烯聚合物， 前列腺素是二
十碳酸衍生物。

4.
衍生脂

指上述物质的 衍生产物，
如甘油、
脂肪酸
及其氧化产物，乙酰辅酶
A
。

5.
结合脂类

脂与糖或蛋白质结合，
形成糖脂和脂蛋
白。

三、分布与功能

（一）三酰甘油是储备能源

三酰甘油主要分布在 皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨
髓等处的脂肪组织中，是储备能源的主要形式。三
酰甘油作为能源 储备有以下优点：

1.
可大量储存

在三大类能源物质中，
只有三酰甘油
能大量储备。
体内糖原的储量少
（不到体重的
1
％）
，
储存期短（不到半天）
，而三酰甘油储量可高达体
重的
10
－
20
％以上，并可长期储存。

2.
功能效率高
由于脂肪酸的还原态远高于其他燃
料分子，所以体内氧化三酰甘油的功能价值可高达
37K j/g
，
而氧化糖和蛋白质分别只有
17
和
16Kj/g
。

3.
占空间少

可以无水状态存在。而
1
克糖原 可以
结合
2
克水，
所以
1
克无水的脂肪储存的能量是
1
克水合的糖原的
6
倍多。

4.
还有绝缘保温、缓冲压力、减轻摩擦振动等保护
功能。

（二）极性脂参与生物膜的构成

磷脂、糖脂、胆固醇等极性脂是构成人体生物膜的< br>主要成分。他们构成生物膜的水不溶性液态基质，
规定了生物膜的基本特性。
膜的屏障、
融合、
绝缘、
脂溶性分子的通透性等功能都是膜脂特性的表现，
膜脂还给各种 膜蛋白提供功能所必须的微环境。脂
类作为细胞表面物质，与细胞的识别、种特异性和
组织免疫 等有密切关系。

（三）有些脂类及其衍生物具有重要生物活性

肾上腺皮质 激素和性激素的本质是类固醇；各种脂
溶性维生素也是不可皂化脂；介导激素调节作用的
第二信 使有的也是脂类，
如二酰甘油、
肌醇磷脂等；
前列腺素、血栓素、白三烯等具有广泛调 节活性的
分子是
20
碳酸衍生物。

（四）有些脂类是生物表面活性剂

磷脂、胆汁酸等双溶性分子（或离子）
， 能定向排
列在水－脂或水－空气两相界面，有降低水的表面
张力的功能，是良好的生物表面活性 剂。例如：肺
泡细胞分泌的磷脂覆盖在肺泡壁表面，能通过降低
肺泡壁表面水膜的表面张力，防 止肺泡在呼吸中萎
陷。缺少这些磷脂时，可造成呼吸窘迫综合征，患
儿在呼吸后必须用力扩胸增 大胸内负压，使肺泡重
新充气。胆汁酸作为表面活性剂，可乳化食物中脂
类，促进脂类的消化吸 收。

（五）作为溶剂

一些脂溶性的维生素和激素都是溶解在脂类物质中才能被吸收，他们在体内的运输也需要溶解在脂
类中。如维生素
A
、
E
、
K
、性激素等都是如此。

第二节

单纯脂


一、脂肪酸

（一）特性

动 植物中的脂肪酸比较简单，都是直链的，可含有
多至六个双键，而细菌的脂肪酸最多只有一个双
键。细菌的脂肪酸比较复杂，可有支链或含有环丙
烷环，如结核酸就是饱和支链脂肪酸。植物中可能含有三键、环氧基及环丙烯基等。

人体及高等动物体内的脂肪酸有以下特点：

1.
是由偶数碳原子构成的一元酸，
最多见的是
C16
、
C 18
、
C22
等长链脂肪酸。

2.
碳链无分支。

3.
分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸
的双键都呈顺式构型，有多个双键 的脂肪酸称为高
度不饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸。相邻双键之间
都插入亚甲基，不构成共轭体 系。

（二）分类和命名

1.
脂肪酸的俗名、系统名和缩写

脂肪酸的俗名主要反映其来源和特点。系 统名反映
其碳原子数目、双键数和位置。如：硬脂酸的系统
名是十八烷酸，用
18：
0
表示，其中“
18
”表示
碳链长度，
“
0
”表示无双键；油酸是十八碳烯酸，
用
18
：
1
表示，“
1
”表示有一个双键。反油酸用
18
：
1
Δ
9,trans
表示。

2.
双键的定位

双键位置的表示方法有两种，原来用Δ编号系统，
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/

15

近来又规定了ω或
(n)
编号系统。< br>前者按碳原子的系
统序数（从羧基端数起）
，用双键羧基侧碳原子的
序数给双键 定位。后者采用碳原子的倒数序数（从
甲基端数起）
，用双键甲基侧碳原子的（倒数）序
数给双键定位。这样可将脂肪酸分为代谢相关的
4
组，即ω
3
、ω
6
、ω
7
、ω
9
，在哺乳动物体内脂肪
酸只能由该族母体衍 生而来，各族母体分别是软油
酸（
16
：
1
，ω
7
）
、油酸（
18
：
1
，ω
9
）
、亚油酸< br>（
18
：
2
，ω
6
）和α亚麻酸（
18：
3
，ω
3
）

哺乳动物体内能合成饱和脂肪酸和单不 饱和脂肪
酸，不能合成多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸
等。我们把维持哺乳动物正常生长所 必需的而体内
又不能合成的脂肪酸称为必需脂肪酸。

（三）反应

脂肪酸常见的反应有两个：

活化硫酰化，生成脂酰辅酶
A
。这是脂肪酸的活性
形式。

不饱和脂肪酸的双键可以氧化，生成过氧化物，最
后产生自由基。对人体有害。

二、油脂

（一）油脂的结构

油脂是由一分子甘油与一至三分子脂 肪酸所形成
的酯。根据脂肪酸数量，可分为单酰甘油、二酰甘
油和三酰甘油（过去称为甘油三酯 ）
。前两者在自
然界中存在极少，而三酰甘油是脂类中含量最丰富
的一类。通常所说的 油脂就是指三酰甘油。

若三个脂肪酸相同，则称简单三酰甘油，命名时称
三某脂酰甘 油，如三硬脂酰甘油，三油酰甘油等。
如三个脂肪酸不同，则称为混合三酰甘油，命名时
以α、 β和α’分别表示不同脂肪酸的位置。

天然油脂多数是多种混合三酰甘油的混合物，简单三酰甘油极少，仅橄榄油中含三油酰甘油较多，约
占
70
％。

（二）油脂的性质

1.
物理性质

油脂一般无色、无味、 无臭，呈中性。天然油脂因
含杂质而常具有颜色和气味。油脂比重小于
1
，不
溶于水而溶于有机溶剂（丁酸酯可溶）
。在乳化剂
如胆汁酸、肥皂等存在的情况下，油脂能在水 中形
成乳浊液。在人体和动物的消化道内，胆汁酸盐使
油脂乳化形成乳糜微粒，有利于油脂的消 化吸收。

因为不饱和脂肪酸的熔点比相应的饱和脂肪酸低，
所以一般三酰甘油中，不 饱和脂肪酸含量较高者在
室温时为液态，俗称油，如棉籽油的不饱和脂肪酸
占
75％。而饱和脂肪酸含量高的三酰甘油在室温
时通常为固态，
俗称脂，
如牛脂中饱和 脂肪酸占
60
－
70
％。
天然油脂都是多种油脂的混合物，
没有固
定的熔点和沸点，通常简称为油脂。硬脂酸熔点为
70
℃，油酸熔点为
14
℃。相应的，三硬脂酸甘油
酯的熔点是
60
℃，而三油酸甘油酯的熔点是
0
℃。

如油脂中
1
，
3
位的脂肪酸不同 ，则具有旋光性，
一般按照
L-
型甘油醛的衍生物命名。

油脂是脂 肪酸的储备和运输形式，也是生物体内的
重要溶剂，许多物质是溶于其中而被吸收和运输
的，如 各种脂溶性维生素
(A
、
D
、
E
、
K)
、 芳香油、
固醇和某些激素等。

2.
化学性质

油脂的化学性质与组成它的脂肪酸、甘油以及酯键
有关。

(1)
水解和皂化

油脂能在酸、碱、蒸汽及脂酶的作用下水解，生成
甘油和脂肪酸。当用碱水解油脂时，生成甘油和脂
肪酸盐。脂肪酸的钠盐和钾盐就是肥皂。因此把油< br>脂的碱水解称为皂化。

使
1
克油脂完全皂化所需的氢氧化钾的毫克数 称为
皂化值。根据皂化值的大小可以判断油脂中所含脂
肪酸的平均分子量。
皂化值越大 ，
平均分子量越小。

脂肪酸平均分子量＝
3
×
56
×
1000
÷皂化值

式中
56
是
KOH
的分子量，
因为三酰甘油中含三个
脂肪酸，所以乘以
3
。

肥皂是高级脂肪酸钠
（或钾）
，
既含有极性的－
COO
－
Na
＋基团，
易溶于水；
又含有非极性的烃基，
易
溶于脂类，所以肥 皂是乳化剂，可是油污分散在水
中而被除去。
当用含较多钙、
镁离子的硬水洗涤时，< br>由于脂肪酸钠转变为不溶的钙盐或镁盐而沉淀，肥
皂的去污能力就大大降低。

(2)
加成反应

含不饱和脂肪酸的油脂，分子中的碳－碳双键可以
与氢、卤素等进行加成反应。
氢化：在高温、高压和金属镍催化下，碳－碳双键
与氢发生加成反应，转化为饱和脂肪酸。氢化的结
果使液态的油变成半固态的脂，所以常称为“油脂
的硬化”
。人造黄油的主要成分就是 氢化的植物油。
某些高级糕点的松脆油也是适当加氢硬化的植物
油。棉籽油氢化后形成奶油。油 容易酸败，不利于
运输，
海产的油脂有臭味，
氢化也可解决这些问题。

By
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