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（１）脂肪酸大部分为直链结构，碳原子为偶数，链长为C14～C20的占多数。
最常见的是C16或C18的脂肪酸。
C12以下的饱和脂肪酸大量存在于哺乳动物的乳脂中。
（２）饱和脂肪酸中最普遍的是软脂酸和硬脂酸，不饱和脂肪酸中最普遍的是油酸。
（３）在高等植物和低温下生活的动物中不饱和脂肪酸的含量高于饱和脂肪酸含量。
（４）不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸的熔点低。
（５）高等动、植物的单不饱和脂肪酸的双键位置一般在C9～C10之间，不饱和脂肪酸中的一个双键一般也位于C9～C10之间，其他双键渐次远离羧基。
（６）高等动、植物的不饱和脂肪酸，几乎都具有相同的几何构型，而且大都属于顺式（cis），只有极少数的不饱和脂肪酸属于反式（trans）。
（７）细菌所含有脂肪酸种类比高等动、植物的少得多，而且绝大多数为饱和脂肪酸，碳原子数目和高等动、植物脂肪酸的碳原子数目相似，也在C12～C18之间，有的脂肪酸还带有分支的甲基。
2．植物中的饱和脂肪酸
植物油脂中的脂肪酸可以分为饱和的和不饱和的两类。
在饱和脂肪酸（saturatedfattyacid）中，棕榈酸（palmiticacid）、月桂酸（lauricacid）、豆蔻酸（myristicacid）和硬脂酸（stearicacid）分布最广泛，并且数量最多。
在几乎所有脂肪中，棕榈酸都是其中的组分之一。
棕榈油中最富于棕榈酸（35％～45％）；
棕榈油、椰子油中富于月桂酸；
从豆蔻籽的脂肪中易分离得到豆蔻酸；
硬脂酸大量存在于动物脂肪中，在植物油中仅有微量（见表2-l）。
表2-1天然的饱和脂肪酸
名称
碳原子数
分子式
来源
熔点/℃
月桂酸
豆蔻酸
棕榈酸（软脂酸）
硬脂酸
12
14
16
18
CH3（CH2）10COOH
CH3（CH2）12COOH
CH3（CH2）14COOH
CH3（CH2）16COOH
月桂
豆蔻
一般动植物
44
54
63
70
3．植物中重要的不饱和脂肪酸
植物脂肪酸的大部分都属于不饱和脂肪酸（unsatu-ratedfattyacid），它们含有l～2个或多个双键，因此也可称为脂肪烯酸。
有些植物还含有少数的带羟基及带环状的脂肪酸。
在不饱和脂肪酸中，油酸和亚油酸分布最广，含量也最丰富。
根据世界植物油产量计算，油酸占农业生产中脂肪总产量的34％左右，亚油酸占29％，而棕榈酸只占11％。
根据不饱和程度，将不饱和脂肪酸分为一烯酸、二烯酸、三烯酸、四烯酸等。
（１）一烯酸（CnH2n-1COOH）：
油酸、棕榈油酸（palmitoleicacid）及芥子酸等都属于一烯酸，油酸和棕榈油酸是动植物脂类中两种最丰富的不饱和一烯脂肪酸。
植物油含油酸丰富，如花生油含58％，芝麻油含46％，棉籽油含3０％，大豆油含32％。
芥子酸存在于十字花科植物种子中，如菜籽油含46％，芥菜籽油含28％—32％。
（２）二烯酸（CnH2n-3COOH）：
植物中存在的重要的二烯酸为亚油酸,如亚麻油含41%,棉籽油含41%，菜籽油含18%，芝麻油含35%，大豆油中含量达49%。
（３）三烯酸（CnH2n-5COOH）：
重要的三烯酸为亚麻酸，在亚麻油中含量达20％；
桐酸（elaeostearicacid）也是三烯酸，在桐油中含量达72％。
桐油是我国特产，在国际市场上占有重要的位置。
（４）四烯酸（CnH2n-7COOH）：
花生四烯酸（arachidonicacid）是含20个碳的四烯酸。
植物含C20以上的不饱和脂肪酸较少，只有在种子的卵磷脂（lecithin）、脑磷脂（cephalin）中含有少量的C20～C22的不饱和酸。
（５）羟基脂肪酸：
蓖麻酸（ticinoleicacid）是含有一个羟基的不饱和脂肪酸，在蓖麻油中含量达80％～86％。
高等植物中存在的不饱和脂肪酸可总结如表2-2。
表2-2天然的不饱和脂肪酸
油酸
蓖麻酸
亚油酸
亚麻酸
桐酸
花生烯酸
芥子酸
20
22
（二）、三酰甘油的类型
三酰甘油有许多不同的类型，主要是由它们所含脂肪酸的情况决定的。
三酰甘油的通式为：
如果三个脂肪酸是相同的（即R1、R2、R3是相同的），称为简单三酰甘油（simpletriacylglycerols），具体命名时称为某某脂酰甘油，如三硬脂酰甘油、三软脂酰甘油、三油脂酰甘油等。
如果含有两个或三个不同脂肪酸（即R1、R2、R3不同时）的三酰甘油称为混合三酰甘油，如一软脂酰二硬脂酰甘油。
在混合三酰甘油中各脂酰基由于位置不同，又有不同的异构体。
多数天然油脂都是简单三酰甘油和混和三酰甘油的极其复杂的混合物。
到目前为止，还没有发现在天然油脂中脂肪酸分布的规律。
（三）、三酰甘油的理化性质
1．溶解度
三酰甘油不溶于水，也没有形成高度分散的倾向。
二酰甘油和单脂酰甘油则不同，由于它们有游离羟基，故有形成高度分散态的倾向，其形成的小微粒称为微团（micelles），它们常用于食品工业，使食物更易均匀，便于加工，且二者都可以被机体利用。
2．熔点
三酰甘油的熔点是由其脂肪酸的组成决定的，一般随饱和脂肪酸的数目和链长的增加而升高。
如三软脂酰甘油和三硬脂酰甘油在常温下为固态，三油酰甘油和三亚油酰甘油在常温下为液态。
猪的脂肪中油酸占50%，猪油固化点为30.5℃。
人脂肪中油酸占70%，人脂固化点为15℃。
植物油中含大量的不饱和脂肪酸，因此呈液态。
３．皂化和皂化值
当将脂酰甘油与酸或碱共煮或经脂酶（lipase）作用时，都可发生水解。
酸水解可逆；
碱水解，由于脂肪酸羧基全部处于解离状态，即成为负离子，因而没有和甘油作用的可能性，故碱水解不可逆。
当用碱水解三酰甘油时，生成物之一为脂肪酸的盐类，这就是日常所用的肥皂，所以脂类的碱水解反应一般称为皂化反应（saponification）。
完全皂化1g油或脂所消耗的氢氧化钾毫克数称为皂化值（saponificationnumber），用以评估油脂质量，并计算该油脂相对的分子质量。
4．酸败和酸值
油脂在空气中暴露过久即产生难闻的臭味，这种现象称为“酸败”（rancidity）。
其化学本质是油脂水解放出游离的脂肪酸，后者再氧化成醛或酮，低分子的脂肪酸（如丁酸）的氧化产物都有臭味。
脂肪分解酶或称脂酶（lipase）可加速此反应。
油脂暴露在日光下可加速此反应。
中和1g油脂中的游离脂肪酸所消耗的氢氧化钾毫克数称为酸值（acidvalue）。
酸败的程度一般用酸值来表示。
不饱和脂肪酸氧化后所形成的醛或酮可聚合成胶状的化合物。
桐油等可用作油漆即是根据此原理。
５．氢化和卤化
油脂中的不饱和键可以在催化剂的作用下发生氢化反应。
工业上常用Ni粉等催化氢化使液状的植物油适当氢化成固态三酰甘油酯，这称为人造奶油，便于运输。
氢化可防止酸败作用。
油脂中的不饱和键可与卤素发生加成作用，生成卤代脂肪酸，这一作用称为卤化作用（halogenation）。
100g油脂所能吸收的碘的克数称为碘值（iodinevalue），在实际碘值测定中，多用溴化碘或氯化碘为卤化试剂。
６．乙酰化值（acetylationnumber）
含羟基的脂酰化合物，羟基含量可通过与乙酸酐或其他酰化剂反应生成乙酰化酯或相应酰化酯而测得。
乙酰化值指1g乙酰化的油脂所分解出的乙酸用氢氧化钾中和时所需氢氧化钾的毫克数。
二、其他酰基甘油类
（一）、烷基醚脂酰甘油（alkyletheracylglycerols）
它含有两个脂肪酸分子和一个长的烷基或烯基链分别与甘油分子以酯键相连。
例如烷基醚键二脂酰甘油和a、b-烯基醚二脂酰甘油（a、b-alkenyletheracylglycerols），其结构在下式中列出。
这种脂类不易与甘油三酯分开，因此发现较晚。
用弱碱或酶促水解，它们则形成甘油醚（glycerolethers）。
例如，鲛肝醇和鲨肝醇实际上都是甘油醚，在下式中列出。
烷基醚键二脂酰甘油、-烯基醚二脂酰甘油
鲛肝醇鲨肝醇
（二）、糖基脂酰甘油（glycosylacylglycerols）
糖基与甘油分子第三个羟基以糖果苷键相连，甘油另两个羟基与脂肪酸以酯键相连。
最普通的例子是在高等植物和脊椎动物神经组织中发现的单半乳糖基二脂酰甘油，其结构如下：
当X=时，为双半乳糖二脂酰甘油酯（DGDG）；
当X=H时，为单
半乳糖二脂酰甘油酯（MGDG）。
从细菌中可分离到二甘露糖基二脂酰甘油。
三、磷脂类
磷脂是分子中含有磷酸的复合脂。
由于所含醇的不同，可分为甘油磷脂类和鞘氨醇磷脂类，它们的醇物质分别是甘油和鞘氨醇（sphingosine）。
两类磷脂分子的组成对比如表2-3。
表2-3两类磷脂的分子组成（分子数）
组成相同
组成不同或不尽相同
脂肪酸磷酸
醇类其他
甘油磷脂
鞘氨醇磷脂
21
11
甘油胆碱、乙醇胺、丝氨酸和肌醇等
鞘氨醇胆碱
（一）、磷酸甘油酯（phosphoglycerides）
磷酸甘油酯即甘油磷脂，是生物膜的主要组分。
1．磷酸甘油酯的组成
磷酸甘油酯是甘油中的两个醇羟基为脂肪酸酯化，而第三个醇羟基被磷酸酯化，磷酸再与含羟基的氮碱或其他含羟基的小分子化合物脱水形成磷酸二酯键，通式如下：
甘油磷脂两条长的碳氢链构成它的非极性尾部（nonpolartail），其余部分构成它的极性头部（polarhead）。
不同类型的甘油磷脂的分子大小、形状、极性头部的电荷等都不相同。
甘油磷脂分子中一般含有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸各一分子，不饱和脂肪酸常与甘油的第二个碳原子缩合。
2．磷酸甘油酯的命名
如果将甘油C1或C3分别用脂肪酸或磷酸酯化，C2则成为一个不对称C原子，于是形成两个互为对映体（antipode）的异构物。
天然存在的甘油磷脂都属L-构型。
结构如下：
D-构型L-构型
1967年国际理论和应用化学联合会及国际生物化学联合会的生物化学命名委员会建议采用下列命名原则：
将甘油的三个碳原子分别标号为1，2，3（三者顺序不能随便颠倒）。
用投影式表示，C2上羟基一定要放在C2的左边。
这种编号称为立体专一编号（stereospecificnumbering），用sn表示，写在化合物名称前面。
根据这一命名原则，磷酸甘油和磷脂酸命名如下：
sn-甘油-1-磷酸sn-甘油-3-磷酸
sn-二脂酰甘油-1-磷酸 sn-二脂酰甘油-3-磷酸
3．主要的磷酸甘油酯
（1）磷脂酰胆碱（phosphatidylcho1ine）它是白色蜡状物质，极易吸水，其不饱和脂肪酸能很快被氧化。
各种动物组织、脏器中含量都相当高。
其结构如下：
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
胆碱的碱性甚强，可与氢氧化钠相比。
它在生物界分布很广，且有重要的生物功能，它在甲基移换中起提供甲基作用。
乙醚胆碱是一种神经递质，与神经兴奋的传导有关。
磷脂酰胆碱有控制动物机体代谢，防止脂肪肝形成的作用。
（2）磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamines）它也是动、植物中含量最丰富的磷脂，它与血液凝结有关。
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
（３）负电荷的磷脂酰丝氨酸能引起损伤表面凝血酶原的活化。
它与磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺间可互相转化。
其依据是：
（二）、鞘氨醇磷脂类
鞘氨醇磷脂类简称鞘磷脂类（sphingophospholipidssphingomyelins）。
它是长的、不饱和的氨基醇，而非甘油的衍生物。
在鞘磷脂中，鞘氨醇的氨基以酰胺键连接到一脂肪酸上，其羟基以酯键与磷酸胆碱相连。
鞘磷脂是鞘脂类（sphingolipids）的典型代表，它是高等动物组织中含量最丰富的鞘脂类。
（三）、非皂化脂质
非皂化脂质的特点是它们都不含脂肪酸，因此不能为碱所皂化。
它们在组织和细胞内含量虽少，但却包括许多有重要生物功能的物质，如维生素和激素等。
1.萜类（terpenes）
萜类是异戊二烯（isoprene）的衍生物。
萜的分类主要是根据异戊二烯的数目。
由二个异戊二烯构成的萜称为单萜，由三个异戊二烯构成的萜称为倍半萜，由四个异戊二烯构成的萜称为二萜，同理还有三萜、四萜等等（如表2-4）。
表2-4萜类化合物
异戊二烯单位数
类名
重要代表
10
15
30
40
2
3
4
6
8
几千
单萜（monoterpenes）
倍半萜（sesguiterpenes）
二萜（diterpenes）
三萜（triterpenes）
四萜（tetraterpenes）
多萜（polyterpenes）
柠檬苦素（limonene）
法尼醇（farnesol）
叶绿醇（phytol）
鲨烯（squalene）
胡萝卜素（carotene）
天然橡胶
萜类有的是直链分子，有的是环状分子，可以是单环、双环和多环化合物。
相连的异戊二烯有的是头尾相连，也有的是尾尾相连。
几种萜类化合物的结构如下：
柠檬苦素
法尼醇
叶绿醇
鲨烯
β-胡萝卜素
在植物中，多数萜类都具有特殊臭味，而且是各类植物特有油类的主要成分，如柠檬苦素（limonene）、薄荷醇（menthol）、樟脑（camphor）等依次是柠檬油、薄荷油、樟脑油的主要成分。
多聚萜类，如天然橡胶，维生素A、E、K等都属于萜类。
多聚萜醇常以磷酸酯的形式存在，这类物质在糖基从细胞质到细胞表面的转移中起类似辅酶的作用。
2．类固醇类（甾类化合物，steroids）
类固醇类以环戊烷多氢菲（cyclopentanoperhydrophenanthrene）为基本结构。
广泛分布于生物界。
它们的功能多种多样：
作为激素，起某种代谢调节作用；
作为乳化剂，有助于脂类的消化与吸收，也有抗炎症作用。
能用脂肪溶剂从动物组织中将之提取出来。
其中一大类称为固醇类（sterols，甾醇类）化合物，其特点是在甾核的第3位上有一个羟基，在第17位上有一个分支的碳氢链。
自然界中主要的固醇有胆固醇、7—脱氢胆固醇和麦角固醇等。
环戊烷菲环戊烷多氢菲
在动物组织中最丰富的是胆固醇（cholesterol，胆甾醇）。
它是脊椎动物细胞的重要成分，在神经组织和肾上腺中含量特别丰富，它约占脑固体物质的17％。
人体内发现的胆石几乎全都由胆固醇构成。
肝、肾和表皮组织含量也相当多。
胆固醇的结构如下。
胆固醇
胆固醇易溶于乙醚、氯仿、苯及热乙醇中，不能皂化。
胆固醇C3上的羟基易与高级脂肪酸形成胆固醇酯。
动物能吸收利用食物胆固醇，也能自行合成。
其生理功能与生物膜的透性、神经髓鞘的绝缘物质以及动物细胞对某种毒素的保护作用有一定的关系。
7-脱氢胆固醇存在于动物皮下，它可能是由胆固醇转化来的。
它在紫外线作用下形成维生素D3，有助于佝偻病的预防和治疗。
7-脱氢胆固醇维生素D3
麦角固醇（ergosterol）广泛存在于酵母菌、真菌中，它经日光和紫外线照射可以转化为维生素D2。
麦角固醇维生素D2
第二节生物膜
生物膜是构成细胞所有膜的总称。
包括围在细胞质外的质膜（plasmalemma）和细胞器的内膜系统（cytomembrane）。
在一些真核细胞中，膜含量可占整个细胞干重的80%左右。
它不仅是生物体的重要的组成部分，而且在物质运输、能量转换、信息传递中也有重要作用。
一、生物膜的化学组成
化学分析表明，所有生物膜几乎都是由蛋白质（包括酶）和脂类（主要是磷脂）两大类物质组成。
此外尚含有一定量的糖类、无机盐、金属离子及水（15～20%）。
多数生物膜中蛋白质约占60%，脂类约占40%。
一般膜功能越复杂，其蛋白质的含量及种类越多，反之亦反之（P115表5-1）。
（一）膜脂
构成生物膜的脂类有磷脂，还有糖脂、硫脂、固醇等，其中以磷脂含量最高。
1．磷脂（phospholipids）
是膜脂中最丰富的一类，约占总膜脂的55～75%。
膜磷脂主要是磷酸甘油二酯，是由磷脂酸的磷酸基团与某些含羟基化合物形成。
（P116图5-1）。
细胞中常见的磷脂有磷脂酰胆碱（PC，卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（PE，脑磷脂）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰丝氨酸（PS）。
其中，以PC和PE比例最高。
从磷脂的化学结构（P116图5-2）可见，含一个极性头（磷脂分子中较短的磷脂酰碱基部分为头部，呈亲水性）和两条非极性的尾部（两条较长的碳氢脂酰链为尾部，呈亲脂性）。
因此，磷脂分子是同时具有亲水和亲脂特性的双亲媒性分子（amphipathicmolecules）。
它们在含水环境中，亲水头部向着水溶液，而亲脂尾部则相向接近，可自动组装成双分子层脂膜。
这种双层脂膜自我封闭即形成质膜及细胞器的各种膜系统。
2．糖脂（glycolipids）
是膜组分中含一个或多个糖残基的脂类。
植物和细菌膜脂中最主要的糖脂是半乳糖脂，以单半乳糖脂和双半乳糖脂（P116图5-3）较丰富。
糖脂主要存在于叶绿体膜中，可占其极性总量的80%左右。
糖脂也是双亲媒性分子，在膜结构上起重要作用。
3．硫脂
膜成分中含有硫酸的脂类。
通常包括两类：
一类是含糖残基的硫脂，主要存在于植物膜中。
如叶绿体片层膜中的6-磺基-6-脱氧-葡萄糖甘油二酯。
另一类是棕鞭藻属及其它某些藻类所含的多种烷基硫酸和氯化烷基硫酸。
4．甾醇（sterol）又名固醇
也是一类重要的膜脂。
动物膜甾醇主要是胆固醇（cholesterol）。
植物膜甾醇含量较动物少，主要是谷甾醇、豆甾醇、油菜甾醇。
高等植物质膜的甾醇含量较多，与膜磷脂比可达1：
1.2，而细胞器膜系的甾醇（谷甾醇、油菜甾醇）仅为膜磷脂的15%左右。
许多真菌，特别是酵母菌，膜甾醇含量较丰富，其中以麦角固醇为主。
（二）膜蛋白质
生物膜的许多功能是由膜蛋白来完成的。
因此，细胞内约20～25%的蛋白质都参与了膜结构。
据蛋白质与膜脂的相互作用方式及其在膜中的定位，将膜蛋白分为内在蛋白（integralprotein）、外在蛋白（peripheralprotein）、膜锚蛋白（anchormembraneprotein）。
1．内在蛋白（整合蛋白）
通常占膜蛋白总量的70～80%。
它们通过非极性氨基酸残基与膜脂分子的疏水部分相互作用，紧密结合，不同程度地插入或贯穿脂双层，而其极性部分伸出双分子层外的水相中（P118图5-5）。
由于内蛋白与膜结合牢固，只有用较剧烈的条件（如去污剂、有机溶剂、超声波等）
才能将它们溶解下来，但膜结构也被破坏了。
研究较深入的一种内在蛋白是H+-ATP合酶。
2．外在蛋白（外围蛋白）
通常占膜蛋白总量的20～30%。
多为水溶性的，故分布于膜的内外表面。
它们通过极性氨基酸残基以静电引力、离子键、氢键等次级键与膜脂的极性头部，或与某些膜蛋白的亲水部分非共价键地松散的或可逆的结合着。
因此，可在不破坏膜结构的情况下，通过温和的处理方法，如改变介质的离子强度或pH等，将外围蛋白分离提取。
有些蛋白还可以多蛋白复合体的形式与内在蛋白结合（P118图5-5）。
3.膜锚蛋白
某些蛋白质通过与聚糖链共价结合，直接被连到膜磷脂酰肌醇分子上，将蛋白质锚在细胞膜上，这种形式的外周蛋白，称作膜锚蛋白。
它的一个共同特点是碳端氨基酸残基的游离羧基与乙醇胺的氨基缩合，后者的羟基通过磷酸二酯键与糖链的非还原端相连，糖链的还原端则与膜磷脂酰肌醇以糖苷键相连（图5-6）。
深入研究表明，除了这种“糖锚”之外，还可通过脂酰链作为“疏水锚”，以酰胺键或酯键将外周蛋白锚在膜脂上。
膜锚蛋白由于有锚链连膜脂和外周蛋白之间，因而活动度大，流度性强，有益于发挥生物功能。
二、生物膜的分子结构与特性
（一）生物膜的分子结构
关于膜结构，人们进行了多方面的研究，先后提出过几十年种膜分子结构模型和假说。
1．单位膜模型：
膜由蛋白质和磷脂组成，呈现出三层结构。
这是一切生物膜的基本结构，厚度为7～9nm。
通常说某种膜是单层膜，是指由一层单位膜组成；
双层膜则是指由双层单位膜组成。
2．流动镶嵌模型：
（图）生物膜是一种流动的、镶嵌有各种蛋白质的脂质双分子层结构，其中蛋白质犹如一座座冰山漂移在流动脂质的“海洋”中。
它不仅强调了膜脂、膜蛋白的相互作用，还强调了膜的动态性质，因而得到广泛支持和接受。
（二）生物膜的理化特性
1．膜分子结构的不对称性
膜脂是组成膜的骨架成分，脂双分子层内
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