对脂类的理解,主要有2个方向:1、食物中的脂类:医学、营养学、运动与健康领域较关注,主要是考虑饮食与人类/动物疾病的关联;2、人体/动植物体内的脂类:生理学、病理学关注,主要是研究它们在生理/病理状态下,脂类起到何种作用。
脂类是油、脂肪、
类脂
的总称。食物中的油脂主要是油、脂肪,一般把
常温
下是液体的称作油,而把常温下是固体的称作脂肪.
脂类是人体需要的重要营养素之一,它与蛋白质、
碳水化合物
是产能的三大营养素,在供给人体能量方面起着重要作用。脂类也是
人体细胞
组织的组成成分,如细胞膜、神经髓鞘都必须有脂类参与。
【补充信息】
脂类
与
脂肪、酯类
的语义区别——
脂类
所指代的一类物质较
脂肪
更广。而
酯类
则是从化学角度来看物质世界,有不少是化工原料。有些酯类是脂肪的构成成分。
如上所述,
脂类
包括脂肪酸(多是4碳以上的长链一元羧酸)和醇(包括甘油醇、硝氨醇、高级一元醇和固醇)等所组成的酯类及其衍生物。包括单纯脂类、
复合酯类
及
衍生脂质
。
脂肪
是指人体或动物体内的、由一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成的甘油三酯。
酯类
是指酸(羧酸或无机含氧酸)与醇起反应生成的一类
有机化合物
。低分子量酯是无色、易挥发的芳香液体,如:如
乙酸乙酯
CH3COOC2H5、
乙酸苯酯
CH3COOC6H5、苯甲酸甲酯C6H5COOCH3等;
高级饱和脂肪酸
单酯常为无色无味的固体,
高级脂肪酸
与
高级脂肪醇
形成的酯为蜡状固体。所以,
酯类
与
脂类
不可替代使用。
动物的脂肪中,不饱和脂肪酸很少,植物油中则比较多。
膳食
中饱和脂肪太多会引起
动脉粥样硬化
,因为脂肪和胆固醇均会在血管内壁上沉积而形成斑块,这样就会妨碍血流,产生
心血管疾病
。也由于此,血管壁上有沉淀物,血管变窄,使肥胖症患者容易患上高血压等疾病。
油脂分布十分广泛,各种植物的种子、动物的组织和器官中都存有一定数量的油脂,特别是油料作物的种子和动物皮下的
脂肪组织
,油脂含量丰富。人体内的脂肪约占体重的10%~20%。人体内脂肪酸种类很多,生成
甘油三酯
时可有不同的
排列组合
方式。因此,甘油三酯具有多种存在形式。
贮存能量和供给能量是脂肪最重要的生理功能。1克脂肪在体内完全氧化时可释放出38kJ(9.3kcal)的能量,比1克
糖原
或蛋白质所释放的能量多两倍以上。脂肪组织是体内专门用于贮存脂肪的组织,当机体需要能量时,脂肪
组织细胞
中贮存的脂肪可动员出来分解供给机体的需要。此外,高等动物和人体内的脂肪,还有减少身体热量损失,维持
体温恒定
,减少内部器官之间摩擦和缓冲外界压力的作用。
②糖脂是含有糖基的脂类。
③还有,胆固醇及
甾类化合物
(
类固醇
)等物质主要包括胆固醇、
胆酸
、性激素及维生素D等。这些物质对于生物体维持正常的新陈代谢和生殖过程,起着重要的调节作用。
另外,胆固醇还是脂肪酸盐和
维生素D3
以及
类固醇激素
等的合成原料,对于调节机体脂类物质的吸收,尤其是
脂溶性维生素
(A,D,E,K)的吸收以及钙、
磷代谢
等均起着重要作用。这三大类类脂是生物膜的重要组成成分,构成疏水性的“屏障”(barrier),分隔细胞水溶性成分及将细胞划分为
细胞器
/核等小的
区室
,保证细胞内同时进行多种代谢活动而互不干扰,维持细胞正常结构与功能等。
1.
单纯脂
定义:脂肪酸与醇
脱水缩合
形成的化合物。
蜡:
高级脂肪酸
与高级一元醇,一般为幼植物体表覆盖物,叶面,动物体表覆盖物,同时也是蜂蜡的主要成分。
甘油脂:高级脂肪酸与甘油,最多的脂类。
2.
复合脂
定义:单纯脂加上磷酸等
基团
产生的衍生物。
磷脂:甘油磷脂(卵磷脂、
脑磷脂
)、鞘磷脂(神经细胞中含量丰富)。
3.
脂的前体及衍生物
萜类
(音tiē)和
甾类
(音zāi)及其衍生物:不含脂肪酸,都是
异戊二烯
的衍生物。
衍生脂:上述脂类的
水解
产物,包括脂肪酸及其衍生物、甘油、鞘氨醇等。
4.
结合脂
定义:脂与其它生物分子形成的复合物。如糖脂、脂蛋白等。
糖脂:糖与脂类通过糖苷键连接起来的化合物(
共价键
),如
霍乱毒素
。
脂蛋白
:脂类与蛋白质在肝脏内通过非共价结合形成的产物,如血液中的几种脂蛋白,VLDL、LDL、HDL、VHDL是脂类的运输方式。
脂类分子式
脂质(Lipids)又称脂类,是脂肪及类脂的总称,这是一类不溶于水而易溶于脂肪溶剂(
醇
、醚、
氯仿
、苯)等非极性有机溶剂。并能为机体利用的重要
有机化合物
。脂质包括的范围广泛,其
分类方法
亦有多种。通常根据脂质的主要组成成分分为:简单脂质、
复合脂质
、衍生脂质、不
皂化
脂类。
脂质包括多种多样的分子,其特点是主要由碳和氢两种元素以非极性的共价键组成。由于这些分子是非
极性
的,所以和水不能相容,因此是疏水的。严格地说,脂质不是大分子,因为它们的
相对分子质量
不如糖类、蛋白质和核酸的那么大,而且它们也不是聚合物。
(一)酰基甘油酯
酰基甘油酯又称脂肪是以甘油为主链的
脂肪酸酯
。如三酰基甘油酯的化学结构为甘油分子中三个羟基都被脂肪酸酯化,故称为
甘油三酯
(triglyceride)或
中性脂肪
。甘油分子本身无不对称
碳原子
。但它的三个羟基可被不同的脂肪酸酯化,则甘油分子的中间一个碳原子是一个
不对称原子
,因而有两种不同的构型(L-构型和D-构型)。天然的甘油三酯都是L-构型。酰基甘油酯分为
甘油一酯
、
甘油二酯
、甘油三酯、烷基醚(或α、β烯基醚)酰基甘油酯。
固酯蜡是固醇与脂肪酸形成的酯,如
维生素A
酯、维生素D酯等。
脂类分子式
复合脂质(complx lipids)即含有其他化学基团的脂肪酸酯,体内主要含磷脂和
糖脂
两种复合脂质。
(一)磷脂
磷脂(phospholipid)是生物膜的重要组成部分,其特点是在水解后产生含有脂肪酸和磷酸的混合物。根据磷脂的主链结构分为
磷酸甘油
反和鞘磷脂。
1.
磷酸甘油酯
(phosphoglycerides)主链为甘油-3-磷酸,甘油分子中的另外两个羟基都被脂肪酸所酯化,磷酸基团又可被各种结构不同的
小分子
化合物酯化后形成各种磷酸甘油酯。体内含量较多的是
磷脂酰胆碱
(
卵磷脂
)、
磷脂酰乙醇胺
(
脑磷脂
)、
磷脂酰丝氨酸
、
磷脂酰甘油
、二磷脂酰甘油(心磷酯)及磷酯酰肌醇等,每一磷脂可因组成的脂肪酸不同而有若干种。
从分子结构可知甘油分子的中央
原子
是不对称的。因而有不同的立体构型。天然存在的磷酸甘油酯都具有相同的主体化学构型。按照化学惯例。这些分子可以用二维投影式来表示。D-和L
甘油醛
的构型就是根据其
X射线结晶学
结果确定的。右旋为D构型,左旋为L构型。磷酸甘油酯的立化化学构型及命名由此而确定。
2.鞘磷脂(sphingomyelin)鞘磷脂是含鞘氨醇或
二氢鞘氨醇
的磷脂,其分子不含甘油,是一分子脂肪酸以
酰胺
键与鞘氨醇的
氨基
相连。鞘氨醇或二氢鞘氨醇是具有脂肪族长链的氨基
二元醇
。有疏水的长链
脂肪烃基
尾和两个羟基及一个氨基的
极性头
。
鞘磷脂含磷酸,其末端羟基取代基团为
磷酸胆碱
酸乙醇胺。人体含量最多的鞘磷脂是
神经鞘磷脂
,由
鞘氨醇
、脂肪酸及磷酸胆碱构成。神经鞘磷酯是构成生物膜的重要磷酯。它常与卵磷脂并存细胞膜外侧。
1.糖基酰基甘油(glycosylacylglycerids),糖基酰甘油结构与磷脂相类似,主链是甘油,含有脂肪酸,但不含磷及胆碱等化合物。糖类残基是通过糖苷键连接在1,2-
甘油二酯
的C-3位上构成
糖基甘油酯
分子。已知这类
糖脂
可由各种不同的糖类构成它的
极性头
。不仅有二酰基油酯,也有1-酰基的同类物。
自然界存在的糖脂分子中的糖主要有葡萄糖、半乳糖,脂肪酸多为
不饱和脂肪酸
。根据国际生物化学名称委员会的命名:单半
乳糖基
甘油二酯
和二半乳糖基甘油二酯的结构分别为1,2-二
酰基
-3-O-β-D-吡喃型半乳糖基-甘油和1,2-二酰基-3-O-(α-D-吡喃型半乳糖基(1→6)-O-β-D吡喃型半乳糖基)-甘油。
此外,还有三半乳糖基甘油二酯,6-O-酰基单半乳糖基甘油二酯等。
2.糖硝脂(glycosphingolipids) 有人将此类物质列为鞘脂和鞘磷脂一起讨论,故又称
鞘糖脂
。糖
鞘脂
分子母体结构是
神经酰胺
。脂肪酸连接在长链
鞘氨醇
的C-2氨基上,构成的神经酰胺糖类是糖鞘脂的亲水
极性头
。含有一个或多个中性糖残基作为极性头的糖
鞘脂类
称为中性糖鞘脂或
糖基
神经酰胺,其极性头带电荷,最简单的
脑苷脂
是在神羟基上,以β糖苷链接一个糖基(葡萄糖或
半乳糖
)。
重要的糖鞘脂有脑苷脂和
神经节苷脂
。脑苷在脑中含量最多,肺、肾次之,肝、脾及血清也含有。脑中的脑苷脂主要是半乳糖苷脂,其脂肪酸主要为二十四碳脂酸;而血液中主要是葡萄糖脑苷脂神经节苷脂是一类含
唾液酸
的酸性糖鞘酯。唾液酸又称为
N-乙酰神经氨酸
它通过α-糖苷键与
糖脂
相连。神经节苷脂分子由半乳糖(Gal)、N-乙酰半乳糖(GalNAc)、葡萄糖(Glc)、N-脂酰硝氨醇(Cer)、唾液酸(NeuAc)组成。神经节苷脂广泛分布于全身各组织的细胞膜的外表面,以脑组织最丰富。
不皂化的脂质
不皂化的脂质是一类不含脂肪酸的脂质。主要有类萜及类固醇。
(一)类萜(terpens)
类萜亦称异戊烯脂质。异戊烯是具有两个双键的
五碳化合物
,也叫做“2-甲基-1.3-丁二烯“。其
结构式
为:
CH2=CCH3CH=CH2
烯
萜类化合物
就是很多异戊二烯单位
缩合
体。两个
异戊二烯
单位头尾连接就形成
单萜
;含有4个、6个和8个异戊二烯单位的萜类化合物分别称为
双萜
、三萜或
四萜
。异戊二烯单位以头尾连接排列的是规则排列;相反尾尾连接的是不规则排列。两个一个半单萜以尾尾排列连接形成
三萜
,如鲨烯;两个双萜尾尾连接四萜,如β-胡罗卜素。还有些
类萜
化合物是
环状化合物
,有遵循头尾相连的规律,也有不遵循头尾相连的规律。另外还有一些化合物尽管与类萜有密切有关系,但其结构式并不是五碳单位的偶数倍数;例如莰稀是具有二环结构的单萜,结构相似的檀烯却缺少一个碳原子。异戊烯脂质包括多种结构不同物质,对这些自然界存在的复杂结构的物质给予系统的命名是困难的。现习惯上沿用的名称多来自该化合物的原料来源,更显得杂乱无章。
天然的异戊烯聚合物与其他多聚物的共同点为:①由具有通用结构的重复单位所组成(异戊烯
骨架
相当于糖,氨基酸或核苷酸单位);②此单位的结构在细节上可有所变动(例如在
类异戊二烯
中的双键)并按顺序排列;③链长变化极大,小到两个单位聚合而成单萜,多至数百倍的单位聚合而成的橡胶。不同点为:①重复单位以C-C键连接在一起;②相对地说它们是非极性的,属于脂质。异戊烯脂质一旦聚合,就不能再裂解回复到单体形式。
磷脂酸
是最简单的磷脂,也是其他甘油磷脂的前体。磷脂酸与CTP反应生成CDP-
二酰甘油
,在分别与肌醇、
丝氨酸
、
磷酸甘油
反应,生成相应的磷脂。磷脂酸水解成二酰甘油,再与
CDP-胆碱
或CDP-乙醇胺反应,分别生成
磷脂酰胆碱
和
磷脂酰乙醇胺
。
正常人一般每日每人从食物中消化的脂类,其中
甘油三脂
占到90%以上,除此以外还有少量的磷脂、胆固醇及其酯和一些
游离脂肪酸
(free fatty acids)。食物中的脂类在成人口腔和胃中不能被消化,这是由于口腔中没有消化脂类的酶,胃中虽有少量脂肪酶,但此酶只有在中性PH值时才有活性,因此在正常胃液中此酶几乎没有活性(但是婴儿时期,胃酸浓度低,胃中PH值接近中性,脂肪尤其是乳脂可被部分消化)。脂类的消化及吸收主要在小肠中进行,首先在小肠上段,通过小肠蠕动,由胆汁中的胆汁酸盐使食物脂类
乳化
,使不溶于水的脂类分散成水包油的小
胶体
颗粒,提高溶解度增加了酶与脂类的接触面积,有利于脂类的消化及吸收。在形成的水油界面上,分泌入小肠的
胰液
中包含的酶类,开始对食物中的脂类进行消化,这些酶包括胰脂肪酶(pancreatic lipase),辅脂酶(colipase),
胆固醇酯
酶(pancreatic cholesteryl ester hydrolase or cholesterol esterase)和
磷脂酶
A2(phospholipase A2)。
食物中的脂肪乳化后,被胰脂肪酶催化,水解
甘油三酯
的1和3位上的脂肪酸,生成2-
甘油一酯
和脂肪酸。此反应需要辅脂酶协助,将脂肪酶吸附在水界面上,有利于胰脂酶发挥作用。食物中的磷脂被
磷脂酶A2
催化,在第2位上水解生成溶血磷脂和脂肪酸,
胰腺
分泌的是磷脂酶A2原,是一种无活性的
酶原
形成,在肠道被
胰蛋白酶
水解释放一个6肽后成为有活性的磷脂酶A 催化上述反应。食物中的胆固醇酯被胆固醇酯酶水解,生成胆固醇及脂肪酸。食物中的脂类经上述胰液中酶类消化后,生成甘油一酯、脂肪酸、胆固醇及溶血磷脂等,这些产物极性明显增强,与胆汁乳化成混合微团(mixed micelles)。这种微团体积很小(直径20nm),极性较强,可被肠粘膜细胞吸收。
脂类的吸收主要在十二指肠下段和
盲肠
。甘油及中短链脂肪酸(<=10C)无需混合微团协助,直接吸收入小肠粘膜细胞后,进而通过门静脉进入血液。
长链脂肪酸
及其它脂类消化产物随微团吸收入小肠粘膜细胞。长链脂肪酸在脂酰CoA
合成酶
(fattyacyl CoA synthetase)催化下,生成脂酰CoA,此反应消耗ATP。脂酰CoA可在转
酰基
酶(acyltransferase)作用下,将
甘油一酯
、溶血磷脂和胆固醇酯化生成相应的甘油三酯、磷脂和胆固醇酯。体内具有多种转酰基酶,它们识别不同长度的脂肪酸催化特定酯化反应。这些反应可看成脂类的改造过程,在小肠粘膜细胞中,生成的
甘油三酯
、磷脂、胆固醇酯及少量胆固醇,与细胞内合成的
载脂蛋白
(apolipprotein)构成
乳糜微粒
(chylomicrons),通过淋巴最终进入血液,被其它细胞所利用。可见,食物中的脂类的吸收与糖的吸收不同,大部分脂类通过淋巴直接进入体循环,而不通过肝脏。因此食物中脂类主要被肝外组织利用,肝脏利用外源的脂类是很少的。
脂类的水解产物,如脂肪酸、甘油一酯和胆固醇等,都不溶解于水。它们与胆汁中的
胆盐
形成
水溶性
微
胶粒
后,才能通过小肠粘膜表面的静水层而到达微绒毛上。在这里,脂肪酸、
甘油一酯
等从微胶粒中释出,它们通过脂质膜进入肠
上皮细胞
内,胆盐则回到肠腔。进入上皮细胞内的
长链脂肪酸
和甘油一酯,大部份重新合成
甘油三酯
,并与细胞中的载
脂蛋白合成
乳糜微粒
,若干乳糜微粒包裹在一个囊泡内。当囊泡移行到细胞膜侧时,便以出胞作用的方式离开上皮细胞,进入淋巴循环。然后归入血液。中、短链甘油三酯水解产生的脂肪酸和甘油一酯是水溶性的,可直接进入门静脉而不入淋巴。
1.脂肪酶广泛存在于动物、植物和微生物中。在人体内,脂肪的消化主要在小肠,由胰脂肪酶催化,胆汁酸盐和
辅脂肪酶
的协助使脂肪逐步水解生成脂肪酸和甘油。
2.磷脂酶有多种,作用于磷脂分子不同部位的酯键。作用于1位、2位酯键的分别称为磷脂酶A1及 A2,生成溶血磷脂和
游离脂肪酸
。作用于3位的称为
磷脂酶C
,作用磷酸取代基间酯键的酶称磷脂酶D。作用溶血磷脂1位酯键的酶称磷脂酶B1。
3.胆固醇酯酶水解胆固醇酯生成胆固醇和脂肪酸。
4.小肠可吸收脂类的水解产物。胆汁酸盐帮助乳化,结合
载脂蛋白
(apoprotein,apo)形成
乳糜微粒
经肠粘膜细胞吸收进入血循环。所以乳糜微粒(chylomicron,CM)是转运外源性脂类(主要是TG)的脂蛋白。
正常参考值:0.3—1.7 mmol/L
注意:样品采集后尽快分离血清,防止甘油三脂水解。
正常参考值:2.33—5.69 mmol/L
注意事项:最佳采样条件是固定膳食和稳定体重3周,取血前空腹12小时,禁食不禁水。
正常参考值:1.0—1.7 mmol/L
正常参考值:1.3—4.0 mmol/L
注意事项:采样前4周稳定体重,保持原有饮食习惯和生活习惯,采血前空腹12—14小时。
合理地摄取脂类食物能够保证肠胃的正常运转,摄取过多或过少都不利于肠胃的正常吸收和消化。如果脂类物质摄入过多,当其进入十二指肠时,会刺激产生肠抑胃素,使肠胃蠕动受到扣制,继而影响肠胃功能;摄入过少则不足以维持机体代谢的所需。日常饮食中多摄入含有
不饱和脂肪酸
的食物如海鱼、橄榄油、豆制品等对我们的身体健康有益