脂类及脂类代谢-培训课件.ppt
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1、Biochemistry 杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 第四章 脂类及其代谢v第一节第一节 脂类概述脂类概述v第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢v第三节第三节 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢v第四节第四节 磷脂代谢磷脂代谢杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 第一节 脂类概述 概述概述 脂类是油脂和类脂的总称,它是由脂肪酸与醇作用生成脂类是油脂和类脂的总称,它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物,统称为脂质或脂类,是动物和植物体的的酯及其衍生物,统称为脂质或脂类,是动物和植物体的重要组成成分。重要
2、组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质,它们的化学组脂类是广泛存在与自然界的一大类物质,它们的化学组成、结构、理化性质以及生物功能存在着很大的差异,但成、结构、理化性质以及生物功能存在着很大的差异,但它们都有一个共同的特性,即可用非极性有机溶剂从细胞它们都有一个共同的特性,即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。和组织中提取出来。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 概述v油脂指的是猪油、牛油、花生油、豆油、桐油等动、植物油脂指的是猪油、牛油、花生油、豆油、桐油等动、植物油;是由多种高级脂肪酸如硬脂酸、软脂酸或油酸等跟甘油;是由多种高级脂肪酸
3、如硬脂酸、软脂酸或油酸等跟甘油生成的甘油酯。油生成的甘油酯。v类脂化合物包括一些化学结构与油脂有较大差异的物质,类脂化合物包括一些化学结构与油脂有较大差异的物质,如磷脂、蜡、甾醇、糖脂、硫脂等,由于它们在物态及物如磷脂、蜡、甾醇、糖脂、硫脂等,由于它们在物态及物理性质方面与油脂类似,因此叫做类脂化合物。理性质方面与油脂类似,因此叫做类脂化合物。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry(一)油脂的组成和结构结构式里,结构式里,R R1 1、R R2 2、R R3 3为同一为同一种烃基的油脂称为单甘油酯;种烃基的油脂称为单甘油酯;R R1 1、R R2 2、R
4、 R3 3为不同种烃基的油为不同种烃基的油脂称为混甘油酯。脂称为混甘油酯。注意:注意:油脂不是高分子化合油脂不是高分子化合物;物;天然油脂大都是混甘油天然油脂大都是混甘油脂。脂。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry(一)油脂的组成和结构v所有的脂肪酸都有一长的碳氢链(以线性为主,分枝或环所有的脂肪酸都有一长的碳氢链(以线性为主,分枝或环状的很少),其一端为一个羧基。在组织和细胞中,绝大状的很少),其一端为一个羧基。在组织和细胞中,绝大多数脂肪酸是以结合状态存在,从动物、植物、微生物中多数脂肪酸是以结合状态存在,从动物、植物、微生物中已分离的脂肪酸已有上
5、百种。已分离的脂肪酸已有上百种。v饱和脂肪酸:饱和脂肪酸:碳氢链中全为单键的脂肪酸,如硬脂酸(碳氢链中全为单键的脂肪酸,如硬脂酸(1818个碳)、软脂酸(个碳)、软脂酸(1616个碳)等。个碳)等。v不饱和脂肪酸:不饱和脂肪酸:碳氢链中含有一个或多个双键,如油酸、碳氢链中含有一个或多个双键,如油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。哺乳动物体内花生四烯亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。哺乳动物体内花生四烯酸是合成前列腺素的必需前体物质,它可由亚油酸合成,酸是合成前列腺素的必需前体物质,它可由亚油酸合成,植物中不含花生四烯酸。植物中不含花生四烯酸。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 B
6、iochemistry(一)油脂的组成和结构v必需脂肪酸:必需脂肪酸:把维持哺乳动物正常生长所需的,而机体又把维持哺乳动物正常生长所需的,而机体又不能合成,必须从外界食物中摄取的脂肪酸称为必需脂肪不能合成,必须从外界食物中摄取的脂肪酸称为必需脂肪酸,主要为亚油酸和亚麻酸,这两种脂肪酸在植物中含量酸,主要为亚油酸和亚麻酸,这两种脂肪酸在植物中含量非常丰富。非常丰富。v花生四烯酸花生四烯酸也是一种重要的必需脂肪酸,它是哺乳动物合也是一种重要的必需脂肪酸,它是哺乳动物合成前列腺素的前体。成前列腺素的前体。v人体如果缺乏必需脂肪酸就会影响机体代谢,表现为上皮人体如果缺乏必需脂肪酸就会影响机体代谢,表现
7、为上皮细胞功能异常、湿疹样皮炎、皮肤角化不全、创伤愈合不细胞功能异常、湿疹样皮炎、皮肤角化不全、创伤愈合不良、对疾病抵抗力减弱、心肌收缩力降低、血小板聚集能良、对疾病抵抗力减弱、心肌收缩力降低、血小板聚集能力加强、生长停滞等。力加强、生长停滞等。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry(二)油脂性质v2.2.化学性质:化学性质:由于油脂是多种高级脂肪酸甘油酯的混合物,而在高级脂由于油脂是多种高级脂肪酸甘油酯的混合物,而在高级脂肪酸中,既有饱和的,又有不饱和的,因此有些油脂兼有肪酸中,既有饱和的,又有不饱和的,因此有些油脂兼有酯类和烯烃的化学性质。酯类和烯烃
8、的化学性质。(1 1)油脂的水解油脂的水解:可在酸性或碱性条件下水解。可在酸性或碱性条件下水解。酸性水解酸性水解的目的:制高级脂肪酸、甘油。的目的:制高级脂肪酸、甘油。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 2.化学性质v碱性条件下水解:碱性条件下水解:油脂在碱性条件下的水解又称为皂化油脂在碱性条件下的水解又称为皂化反应,其目的是制肥皂和甘油。工业上就是利用皂化反反应,其目的是制肥皂和甘油。工业上就是利用皂化反应来制取肥皂。应来制取肥皂。v皂化值皂化值:指完全皂化指完全皂化1g1g油或脂所消耗的油或脂所消耗的KOHKOH的毫克数的毫克数.此值此值用以评估
9、油脂质量用以评估油脂质量,并可计算该油脂的分子量并可计算该油脂的分子量。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 2.化学性质v(3 3)碘值:碘值:油脂的不饱和程度常用碘值(油脂的不饱和程度常用碘值(100g100g油脂跟碘油脂跟碘发生加成反应时所需发生加成反应时所需I I2 2的克数)来表示。碘值越大,油脂的克数)来表示。碘值越大,油脂的不饱和程度越大。的不饱和程度越大。v(4 4)酸败:酸败:油脂在贮藏期间受氧气、日光、微生物或酶油脂在贮藏期间受氧气、日光、微生物或酶的作用生成游离脂肪酸,并进一步被氧化、分解引起的变的作用生成游离脂肪酸,并进一步被氧
10、化、分解引起的变质现象。主要由于被氧化而生成一部分游离脂肪酸和中等质现象。主要由于被氧化而生成一部分游离脂肪酸和中等分子量的醛类(如庚醛、壬醛等)。一般密度减小,碘值分子量的醛类(如庚醛、壬醛等)。一般密度减小,碘值降低,酸值增高。酸败的的油脂不宜食用。降低,酸值增高。酸败的的油脂不宜食用。油脂的酸值:油脂的酸值:是指中和是指中和1g1g油脂中的游离脂肪酸所需要的油脂中的游离脂肪酸所需要的KOHKOH的质量(的质量(mgmg)。)。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 二、磷脂v磷脂:磷脂:是含磷酸基团的复合脂,也是含磷的类脂,广泛地是含磷酸基团的复合
11、脂,也是含磷的类脂,广泛地分布在动植物中,是细胞原生质的固定组成成分。分布在动植物中,是细胞原生质的固定组成成分。v磷脂主要存在于脑、神经组织、骨髓、心、肝及肾等器官磷脂主要存在于脑、神经组织、骨髓、心、肝及肾等器官中。蛋黄、植物种子、胚芽及大豆中都含有丰富的磷脂。中。蛋黄、植物种子、胚芽及大豆中都含有丰富的磷脂。v最常见的磷脂是甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。它们的水解产物最常见的磷脂是甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。它们的水解产物有醇(甘油或其它醇)、脂肪酸、磷酸和含氮的有机碱。有醇(甘油或其它醇)、脂肪酸、磷酸和含氮的有机碱。最常见的甘油磷脂有卵磷脂和脑磷脂。最常见的甘油磷脂有卵磷脂和脑磷脂。杨凌职业技术学
12、院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry(一)卵磷脂(磷脂酰胆碱)v磷脂酰胆碱在脑、神经组织、肝脏、肾上腺及红细胞中含磷脂酰胆碱在脑、神经组织、肝脏、肾上腺及红细胞中含量较多,是构成人体细胞的基本成分,被誉为与蛋白质、量较多,是构成人体细胞的基本成分,被誉为与蛋白质、维生素并列的维生素并列的“第三营养素第三营养素”。卵黄中含量特多(约占。卵黄中含量特多(约占8%-10%8%-10%),所以叫做卵磷脂。),所以叫做卵磷脂。v纯的磷脂酰胆碱是吸水性的白色蜡状物,在空气中由于不纯的磷脂酰胆碱是吸水性的白色蜡状物,在空气中由于不饱和脂肪酸的氧化而变为黄色或棕色。磷脂酰胆碱不溶于
13、饱和脂肪酸的氧化而变为黄色或棕色。磷脂酰胆碱不溶于水及丙酮,易溶于乙醚及氯仿中。水及丙酮,易溶于乙醚及氯仿中。v由于卵磷脂分子结构中既含有亲水的磷酸脂基团,又含有由于卵磷脂分子结构中既含有亲水的磷酸脂基团,又含有亲油的脂肪酸基团,因此它可以使脂类与水结合,起到很亲油的脂肪酸基团,因此它可以使脂类与水结合,起到很好的乳化作用。好的乳化作用。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 卵磷脂的生物功能v1.1.调节脂肪代谢:它是生物膜的重要组成成分,对细胞活化、调节脂肪代谢:它是生物膜的重要组成成分,对细胞活化、生存及功能维持有重要作用,尤其是脑神经系统、心血管
14、、生存及功能维持有重要作用,尤其是脑神经系统、心血管、血液、肝脏等重要脏器的功能保持、肌肉、关节的活力和脂血液、肝脏等重要脏器的功能保持、肌肉、关节的活力和脂肪代谢都有重要作用,可以防止脂肪肝形成,预防肝硬化、肪代谢都有重要作用,可以防止脂肪肝形成,预防肝硬化、肝癌。肝癌。v2.2.良好的乳化特征:可减少和清除血管壁上胆固醇沉积,降良好的乳化特征:可减少和清除血管壁上胆固醇沉积,降低血液粘稠度、改善血氧供应,延长红血球寿命并增强造血低血液粘稠度、改善血氧供应,延长红血球寿命并增强造血功能。可以用于减肥,使脂肪溶解、氧化分解又无副作用功能。可以用于减肥,使脂肪溶解、氧化分解又无副作用v3.3.卵
15、磷脂是神经信使卵磷脂是神经信使乙酰胆碱中胆碱的供体,它的多少乙酰胆碱中胆碱的供体,它的多少决定着信息传递速度快慢、智力是否发达,是否充满精神、决定着信息传递速度快慢、智力是否发达,是否充满精神、活力。它又是脑细胞的组成成分,人脑活力。它又是脑细胞的组成成分,人脑30%30%是磷脂。是磷脂。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry(二)脑磷脂(磷脂酰乙醇胺)v磷脂酰乙醇胺是动植物体内含量最丰富的磷脂。磷脂酰乙醇胺是动植物体内含量最丰富的磷脂。v磷脂酰乙醇胺在脑组织中含量甚多,故又称脑磷脂。它和磷脂酰乙醇胺在脑组织中含量甚多,故又称脑磷脂。它和磷脂酰胆碱并存于
16、机体各组织及器官中。磷脂酰胆碱并存于机体各组织及器官中。v生物功能:具有辅助凝血作用,是凝血酸激活酶的辅助因生物功能:具有辅助凝血作用,是凝血酸激活酶的辅助因子。子。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 脂类的生理作用v供给能量供给能量v是构成所有生物膜的重要成分是构成所有生物膜的重要成分v胆固醇是合成一些生物活性成分的重要物质胆固醇是合成一些生物活性成分的重要物质v必需脂肪酸是促进生长发育的重要物质必需脂肪酸是促进生长发育的重要物质v是脂溶性维生素的重要来源,并有利于脂溶性维生素的吸是脂溶性维生素的重要来源,并有利于脂溶性维生素的吸收收v隔热保暖,保
17、护脏器隔热保暖,保护脏器v改善食物的感官性状,增加食欲,也能增加饱腹感改善食物的感官性状,增加食欲,也能增加饱腹感杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 知识点v什么是脂类什么是脂类?它有哪些重要的生物学功能它有哪些重要的生物学功能?至少能说出至少能说出4 4点。点。v什么是必需脂肪酸?什么是必需脂肪酸?(重点)(重点)常见的必需脂肪酸有哪些?常见的必需脂肪酸有哪些?v什么叫油脂的酸败什么叫油脂的酸败?v磷脂水解的产物有哪些?磷脂水解的产物有哪些?v评价油脂品质好坏的指标有哪些?评价油脂品质好坏的指标有哪些?(重点)(重点)杨凌职业技术学院生物工程系杨凌
18、职业技术学院生物工程系 Biochemistry 第二节 脂肪的分解代谢一、脂肪的酶促降解一、脂肪的酶促降解二、甘油的氧化分解与转化二、甘油的氧化分解与转化三、脂肪酸的三、脂肪酸的-氧化氧化 四、乙醛酸循环四、乙醛酸循环杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 一、脂肪的酶促降解第一个限速步骤第一个限速步骤杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 二、甘油的氧化分解v甘油在甘油激酶的催化下,被磷酸化成甘油在甘油激酶的催化下,被磷酸化成3-3-磷酸甘油,然后磷酸甘油,然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮
19、。v其中第一步反应需要消耗其中第一步反应需要消耗ATPATP,而第二步反应可生成还原辅而第二步反应可生成还原辅酶酶。v磷酸二羟丙酮为磷酸丙糖,是糖酵解途径的中间产物,因磷酸二羟丙酮为磷酸丙糖,是糖酵解途径的中间产物,因此既可以继续氧化,经丙酮酸进入三羧酸循环彻底氧化成此既可以继续氧化,经丙酮酸进入三羧酸循环彻底氧化成COCO2 2和水,又可经糖异生作用合成葡萄糖,乃至合成多糖。和水,又可经糖异生作用合成葡萄糖,乃至合成多糖。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry CO2+H2O丙酮酸丙酮酸EMPTCA糖异生途径糖异生途径糖原或淀粉糖原或淀粉-磷酸甘油磷酸
20、甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OH CH2OCHOH ATP ADP甘油磷酸激酶甘油磷酸激酶NAD+NADH+磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶 CH2OH CH2OHCHOH甘油甘油HHHHHPP CH2OHCH2OC=O-1+12.5+12.5+1+1+12.5+10=18.51mol甘油彻底氧化可净生成甘油彻底氧化可净生成18.5molATP。二、甘油的氧化分解杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry TCA循环琥珀酰琥珀酰CoACoA-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸(顺乌头酸顺乌头酸)柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草
21、酰乙酸乙酰乙酰CoACoA丙酮酸丙酮酸GTPNADHNADHNADHFADH2NADH杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry ATP合成的途径v底物水平磷酸化:底物水平磷酸化:是指底物在氧化过程中,因为脱氢或脱是指底物在氧化过程中,因为脱氢或脱水等作用使分子重新排布而形成某些高能中间代谢物,它水等作用使分子重新排布而形成某些高能中间代谢物,它们通过酶促反应使自身的高能磷酸基团转移到们通过酶促反应使自身的高能磷酸基团转移到ADP上,从上,从而形成而形成ATP的过程。的过程。v氧化磷酸化又叫电子传递链磷酸化:氧化磷酸化又叫电子传递链磷酸化:是指底物在氧化过程
22、是指底物在氧化过程中,因为脱氢作用释放出高势能的电子如中,因为脱氢作用释放出高势能的电子如NADH和和FADH2,它们再经过电子传递链传递给,它们再经过电子传递链传递给O2形成水的过程中,会释形成水的过程中,会释放出大量自由能,这些自由能推动放出大量自由能,这些自由能推动ADP磷酸化形成磷酸化形成ATP的的过程。过程。杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 知识点vATP合成的两种途径分别指什么?合成的两种途径分别指什么?(重点)(重点)v常见的高能化合物有哪些?常见的高能化合物有哪些?(重点)(重点)v1mol葡萄糖酵解可以净生成多少葡萄糖酵解可以净生
23、成多少molATP?并详细阐明各?并详细阐明各ATP消耗和产生的方式与步骤。消耗和产生的方式与步骤。v1mol丙酮酸彻底氧化净生成多少丙酮酸彻底氧化净生成多少molATP?并详细阐明各?并详细阐明各ATP消耗和产生的方式与步骤。消耗和产生的方式与步骤。v1mol甘油彻底氧化净生成多少甘油彻底氧化净生成多少molATP?并详细阐明各?并详细阐明各ATP消耗和产生的方式与步骤。消耗和产生的方式与步骤。(重点)(重点)杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry v脂肪酸脂肪酸-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径,脂肪酸氧化氧化是体内脂肪酸分解的主要途径,脂肪酸氧化可以
24、供应机体所需要的大量能量。可以供应机体所需要的大量能量。v -氧化作用的提出是在十九世纪初,氧化作用的提出是在十九世纪初,Franz KnoopFranz Knoop(努(努 普)在此方面作出了关键性的贡献。他将末端甲基上连有普)在此方面作出了关键性的贡献。他将末端甲基上连有苯环的脂肪酸喂饲狗,然后检测狗尿中的产物。结果发现,苯环的脂肪酸喂饲狗,然后检测狗尿中的产物。结果发现,食用含偶数碳的脂肪酸的狗的尿中有苯乙酸的衍生物苯乙食用含偶数碳的脂肪酸的狗的尿中有苯乙酸的衍生物苯乙尿酸,而食用含奇数碳的脂肪酸的狗尿中有苯甲酸的衍生尿酸,而食用含奇数碳的脂肪酸的狗尿中有苯甲酸的衍生物马尿酸。物马尿酸。
25、KnoopKnoop由此推测无论脂肪酸链的长短,脂肪酸由此推测无论脂肪酸链的长短,脂肪酸的降解总是每次水解掉两个碳原子。的降解总是每次水解掉两个碳原子。三、脂肪酸的氧化杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry 三、脂肪酸的氧化杨凌职业技术学院生物工程系杨凌职业技术学院生物工程系 Biochemistry v据此,据此,Knoop Knoop 提出脂肪酸的氧化发生在提出脂肪酸的氧化发生在-碳原子上,而后碳原子上,而后C C与与C C之间的键发生断裂,从而产生二碳单位,此二碳单之间的键发生断裂,从而产生二碳单位,此二碳单位位KnoopKnoop推测是乙酸。推测
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