第十章 脂类化学

第十章 脂类化学• 第一节 脂肪酸与前列腺素• 第二节 甘油酯类• 第三节 神经鞘脂类• 第四节 类固醇化合物

• 脂类（ lipides ）是脂肪和类脂（性质与脂肪相似）的总称。

• 脂类化学结构各不相同，但均有以下共性： 1) 不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯和丙酮

等有机溶剂中。 2) 具有酯的结构或具有成酯的可能性； 3) 为机体所利用，比如油脂是机体中的燃料

分子。

• 脂肪（甘油三酯）• 磷脂：含磷酸及有机碱的脂类 • 糖脂：含糖及有机碱的脂类 • 类脂 胆固醇及其酯• 类固醇 胆汁酸• 类固醇激素

脂类分类：

根据生理功能不同分：

根据化学结构分：甘油酯类神经鞘脂类类固醇

• 脂肪的生理功能：• 1) 氧化供能• 2) 储存能量• 3) 提供必需脂肪酸

• 类脂的生理功能：• 1) 是生物膜的组成成分；• 2) 协助脂类和脂溶性维生素的吸收；• 3 ）胆固醇是机体合成维生素 D3 、胆

汁酸及各种类固醇激素的重要原料。

第一节 脂肪酸与前列腺素

一、脂肪酸 参与构成脂类的脂肪酸往往是含 16C 以上

的高级一元脂肪酸，它们可以是饱和脂肪酸，也可以是不饱和脂肪酸。常见有含16C、 18C、 20C 的各种脂肪酸。所以也称高级脂肪酸。

脂肪酸结构： CH3-（ CH2） 14-COOH 十六 ( 烷 ) 酸（软脂酸，棕榈酸）CH3-（ CH2） 16-COOH 十八 ( 烷 ) 酸（硬脂酸）CH3（ CH2） 7CH=CH（ CH2） 7COOH 9- 十八碳烯酸（油酸） Δ9 十八碳烯酸CH3（ CH2） 4CH=CHCH2CH=CH（ CH2） 7COOH

9， 12- 十八碳二烯酸（亚油酸） Δ9 ， 12 十八碳二烯酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH（ CH2） 7COOH

9， 12， 15- 十八碳三烯酸（亚麻酸） Δ9 ， 12 ， 15 十八碳三烯酸CH3（ CH2） 4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH（ CH2） 3COO

H 5 ， 8， 11， 14- 二十碳四烯酸（花生四烯酸） Δ5 ， 8 ， 11 ， 14 二十碳四烯酸

不饱和脂肪酸的顺反构型：

CH3(CH2)7CH CH3(CH2)7CH

HOOC(CH2)7CH HC(CH2)7COOH

˳ÓÍËá ·´ÓÍËá

二、前列腺素（ prostaglandin， PG）• 前列腺素由多烯脂肪酸合成，是脂肪酸

的衍生物，分布广泛，具有激素调节作用。

• 前列腺素的母体结构是前列烷酸。1

23

45

67

89

10

1112

1314

1516

1718

19

20

COOH

前列烷酸

• 根据五碳环结构的不同，前列腺素分为PGA、 PGB、 PGC、 PGD、 PGE、 PGF、 PGG、 PGH、 PGI 等，其中较为重要的有PGE、 PGF、 PGA和 PGB：

OHOO O

OH OH

9 99

PGE PGF PGA PGB

• 各型前列腺素又可根据侧链所含双键数目再分成多种化合物：

O

OH

9

PGE

COOH

OH

1

O

OH

9

PGE

COOH

OH

2

第二节 甘油脂类一、脂酰甘油1. 脂酰甘油的结构

CH2O

CHOH

CH2OH

C

O

R

R2

R1

R3

CHO

C

O

CH2O

C

O

CH2OH

R1C

O

C

O

C

O

CH2O

CHO

CH2O

R2

甘油 一 酯 二 三甘油 酯 甘油 酯

1) 如果 R1=R2=R3 时，为单纯甘油三酯；

2) R1≠R2≠R3 时，为混合甘油三酯（天然大多以此形式存在）；

3) R-COOH 可以是各种高级脂肪酸（ 16C～ 20C）（饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸），也可以是无机酸；

4) 当不饱和脂肪酸多时，甘油三酯呈液态即油（例：植物油），当饱和脂肪酸多时，甘油三酯呈固态即脂肪（例：猪油）。

2. 三脂酰甘油的性质（ 1 ）水解和皂化

, ,H2O

RCOOH3

CH2OH

CH2OH

CHOH + 3 R R1 R3R2( = )脂肪酶

CH2O - C - R1

CHO - C - R2

CH2O - C - R3

O

O

O

皂化反应：指在碱液中水解甘油三酯，生成三分子脂肪酸盐（即肥皂）和一分子甘油的反应。

, ,KOH R R1 R3R2

R3

R1C

O

C

O

C

O

CH2O

CHO

CH2O

R2 ( = )3

CH2OH

CH2OH

CHOH 3+ RCOOK+

水解 1 克甘油三酯，所需 KOH 的毫克数称为皂化值。皂化值越大，表示脂肪酸平均分子量越小。

（ 2 ）氢化和碘化

• 当甘油三酯中含有不饱和脂肪酸时，其双键可以加氢被还原 ：

CH2OC C17H33

CHOC

C17H33

C17H33

CH2OC

O

O

O

+ 3 H2

CH2OC

CHOC

CH2OC

O

O

O

C17H35

C17H35

C17H35

催化剂

,加热 加压

• 当甘油三酯中含有不饱和脂肪酸时，其双键可以加氢被还原，也可以直接碘化。用加碘的方法可以测定甘油三酯中脂肪酸所含双键的多少。

• 每 100g 甘油三酯吸收碘的克数称为碘价。碘价越高，表示甘油三酯中双键越多。

（ 3 ）酸败作用 将甘油三酯久置于潮湿及闷热的空气中，则产生一种令人厌恶的气味，此变化称为酸败作用。

包括两个过程： 水解 水解后生成某些有臭味的脂肪酸，例丁酸； 氧化 生成不稳定的过氧化物，进一步分解，则生成醛。

二、磷酸甘油酯 • 1. 组成与命名• 基本结构：磷脂酸

CH2O C R1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

OH

O

O

1

2

3

* * C2,为手性碳原子

L天然存在的磷脂酸均为 型

2. 重要的磷酸甘油酯

（ 1 ）磷脂酰胆碱（卵磷脂）

CH2 - O - C - R1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

O

O

O - CH2CH2 - N - CH3

CH3

CH3

OH+ -

①构成生物膜的基本骨架； ②协助脂类物质运输。

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

O

O

O - CH2CH2 - N - CH 3

CH3

CH3+

Á×Ö¬õ£µ¨¼îøA2

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P - OH

HO-

O

O

O - CH2CH2 - N - CH 3

CH3

CH3+

+ R2- C - OH

O

（ 2 ）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

O

O

O - CH2CH2 - N H 3

+

（ 3 ）磷脂酰丝氨酸（脑卵脂）

NH2

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

O

O

O - CH2CHCOOH

NH2

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

O

O

O - CH2CH2 - N - CH 3

CH3

CH3+

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

O

O

O - CH2CH2 - N H 3

+

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P - OH

R2- C - O-

O

O

O

O - CH2CHCOOH

ÍÑôÈ

¼×»ù»¯

（ 4 ）二磷脂酰甘油（心磷脂）

CH2

H-C-OH

CH2

CH2 - O - C - R 1

C - H

CH2 - O - P -O-

R2- C - O-

O

O

O

CH2 - O - C - R 4

C - H

CH2 - O - P - O-

R3- C - O-

O

O

O

OH

OH

第三节 神经鞘脂类神经鞘脂类为神经鞘氨醇衍生物：

CH3 (CH2)12 CH = CH - CH - CH - CH2- -

OH NH2 OH

CH3 - (CH2)12 - CH = CH - CH - CH - CH2OH

OH

NH - C - R

O

神经鞘氨醇（ 2-氨基 -4- 十八碳烯 -1 ， 3 二醇）

神经酰胺（最简单的神经鞘脂类）

• 一、神经鞘磷脂

CH3 - (CH2)12 - CH = CH - CH - CH - CH2 - O - P - CH2CH2N(CH3)3

NH - C - R

O

OH

+

OH

O

OH

HH

HH

OH

HOCH2OH

OH CH2 - CH - CH - CH = CH - (CH2)12 - CH3

NH - C - R

O

OH

O

二、脑苷脂（属糖脂）

三、神经节苷脂（糖脂）

GM1：

神经酰胺—葡萄糖—半乳糖— N- 乙酰半乳糖胺—半乳糖

唾液酸

第四节 类固醇化合物

1

2

34

56

7

9

10

1112

14 15

16

8

13

17

A B

C D

HO

一、类固醇化合物的结构与命名

甾族化合物

1. 胆固醇（ cholesterol ）及胆固醇酯（ cholesterol ester）

HO RC - O

O

胆固醇 �胆固醇酯

二、重要的甾族化合物

胆固醇是体内其它各种类固醇化合物的合成原料： 在肝脏合成胆汁酸； 在肾上腺皮质合成肾上腺皮质激素； 在性腺合成性激素； 在肠粘膜转变为维生素 D 原（ 7-脱氢胆固醇），后者在皮下经紫外线照射转变成维生素D3。

2. 粪固醇

HO

3. 7-脱氢胆固醇

HO

×ÏÍâÏß

HO

7-ÍÑÇ⵨¹Ì´¼ άÉúËØD 3

4. 胆汁酸

COOH

OH

HO OH3 7

12 17

脱氧胆酸

�鹅脱氧胆酸

µ¨Ëá

COOH

OH

HO3 7

12 17

COOH

HO OH3 7

12 17

游离胆汁酸：

OH

HO OH

OH

HO OH

C - N - CH2 - COOH

C - N - CH2CH2SO3H

O

H

O

H

甘氨胆酸

牛磺胆酸

结合胆汁酸：

胆汁酸亲水基团与疏水基团排列在环戊烷多氢菲核两侧，故为强乳化剂（“生物肥皂”），能够协助脂肪消化。

HO

O

HOOH

O

HO

O

CH2OH

C=O HC=O

CH2OHCH2OH

C=OC=O

17-皮质醇（ 羟皮质酮） 皮质酮 醛固酮

（ 1 ）肾上腺皮质激素

5. 类固醇激素

糖皮质激素（调节糖代谢）

盐皮质激素 （调节水盐代谢）

（ 2 ）性激素

①孕激素

C=O

O

CH3

黄体酮

②雄激素

O

OH17

睾酮

③雌激素

HO

16

OH17

雌二醇