脂类
脂类是一类不溶于水,可溶于非极性溶剂的化合物。这种物理特性是由其碳氢结构成分决定的。绝大多数脂质,其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及衍生物。
根据化学结构和组分,脂类可分为单纯脂质、复合脂质和异戊二烯系的脂质。
(一)单纯脂质
单纯脂质是由脂肪酸和醇之间通过酯键相连而成的酯分子,包括油脂和蜡。
油脂
由甘油和3个脂肪酸形成的酯称为甘油三酯,又称中性脂肪或油脂。
脂肪酸:天然脂肪酸分子的碳原子数为4-36个,大多在12-24个之间,16-18个碳原子的脂肪酸分子最多。脂肪酸大多数是偶数个碳原子,这是因为在生物体内脂肪酸是以乙酰辅酶A(二碳单位)为原料合成的;奇数碳原子数的脂肪酸在陆地生物中含量极少,而在海洋生物中含量相对较多,主要是通过异戊烷途径合成的,在这不做展开。
脂肪酸分饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两种,前者碳链上无不饱和键,后者碳链上至少有一个不饱和键。饱和脂肪酸紧密并列如晶体状,熔点高,在室温下为固态,动物体中含量较高;不饱和脂肪酸分子难以紧密排列,熔点低,在室温下为液态,植物体中不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸更加丰富。此外还可按照碳链长度、不饱和键位置分类。
天然的油脂常是多种三酰甘油的混合物,没有固定的熔点。常温下成固态的酰基甘油称为脂或脂肪;呈液态的称为油。由于其没有极性基团,故高度疏水。
蜡
蜡是由长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。简单蜡酯的通式为RCOOR’,实际上天然的蜡是多种蜡酯的混合物。皮肤表面、毛、羽、植物叶、果实表面及昆虫体表都有蜡覆盖,使细胞与外界隔离,防止细胞失水。
(二)复合脂质
复合脂质是指除含有脂肪酸和醇以外,还有其他分子参与合成的酯,如磷脂、糖脂和鞘脂等,是细胞膜的重要成分之一。
磷脂类
磷脂又称甘油磷酸酯,和单纯脂质不同的地方在于:其甘油α碳上的羟基与磷酸结合成酯,即磷脂酸。磷脂酸是最简单的磷脂,是其他磷脂合成的中间产物。若磷酸基团中的X被胆碱、胆胺、丝氨酸等所取代,则分别成为卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。
通常,磷脂分子中的2个脂肪酸总有一个是不饱和的。由于有磷酸和与之相连的含氨基的化合物,因此具有极性,而脂肪酸的烃链是非极性的,因此如果将磷脂放入水中,会形成单分子微团。还可通过放置隔膜的方式使其形成双分子层,细胞膜的结构特性都与磷脂分子有关。
糖脂类
糖脂是寡糖分子的半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接而成的化合物,存在于动物的神经组织、植物和微生物中,是革兰氏阳性菌菌膜的常见组成成分。
鞘脂类
鞘脂类分子由一分子亲水基团(糖类、胆碱等)、一分子脂肪酸和一分子鞘氨醇或其衍生物组成。其中两个疏水的尾称为神经酰胺。
(三)异戊二烯系的脂质
异戊二烯系的脂质通常不含有脂肪酸,包括类固醇和萜类及衍生物。
类固醇
类固醇是一类具有特殊芳香族结构的物质,不含脂肪酸,但是理化性质与脂肪相近。类固醇分子的基本结构是4个碳环构成的环戊烷多氢菲。
最熟知的类固醇是在环戊烷多氢菲上连有一条碳氢链的胆固醇,具有重要的生理功能:调节细胞膜流动性;作为许多生化物质的原材料,如胆固醇类激素、维生素D的前体等。
萜类
萜类是由不同数目的异戊二烯连接而成的分子。
常见的萜类有:类胡萝卜素、视黄醛、维生素A、D、E、K等等。