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3.7: 什么是脂类?
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什么是脂类?
 

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3.7: 什么是脂类?

脂类是一类结构和功能多样的不溶于水的有机化合物。某些种类的脂类,如脂肪、磷脂和类固醇,对所有生物都是至关重要的。它们是细胞膜、能量贮存器和信号分子的结构组成部分。

脂类是一类不同的疏水分子

脂质是结构上和功能上不同的烃类组分。碳氢化合物是由碳和氢原子组成的化合物。碳碳键和碳氢键是非极性的,这意味着原子之间的电子是平等共享的。单个非极性键赋予烃类化合物一个整体的非极性特征。此外,非极性化合物具有疏水性,或者“恶水性”,这意味着它们不会与水分子形成氢键,使它们几乎不溶于水。

根据化学成分的不同,脂类可分为不同的种类。生物上重要的类脂是脂肪、磷脂和类固醇。

脂肪是脂肪酸和甘油的三酯

脂肪的碳氢主链有三个碳原子。每个碳都带有一个羟基 (-OH) 使其成为甘油。为了形成脂肪,甘油的每一个羟基都与脂肪酸相连。脂肪酸是一种一端带有羧基 (-COOH) 的长烃链。脂肪酸的羧基和甘油的羟基与水分子的释放形成稳定的键。生成的分子称为酯 (-COOR)。脂肪是甘油和三种脂肪酸的酯,因此也被称为甘油三酯。这三种脂肪酸可以相同或不同,通常是12-18个碳长。

饱和脂肪与不饱和脂肪

脂肪是饱和的还是不饱和的取决于脂肪酸的碳氢链中是否存在双键。如果脂肪酸链的碳原子之间没有双键,那么单个碳原子结合的氢最多。这种脂肪酸完全被氢饱和,称为饱和脂肪酸。另一方面,如果脂肪酸含有一个或多个双键碳原子,则该脂肪酸称为不饱和脂肪酸。

含有所有饱和脂肪酸的脂肪称为饱和脂肪。从动物来源获得的脂肪,例如黄油、牛奶、奶酪和猪油,大多是饱和的。来自鱼类或植物的脂肪通常是不饱和的,如橄榄油、花生油和鳕鱼肝油。饱和脂肪酸的烃链中没有双键,使它们具有弹性。柔性脂肪酸链可以紧密地相互包裹,因此饱和脂肪在室温下大部分是固态的。

大多数天然存在的不饱和脂肪酸在cis构象中,这意味着与碳-氧双键相邻的氢原子在同一侧。烃的存在使烃链发生弯曲,使长烃链失去了弹性,很难包装。因此,大多数不饱和脂肪酸在室温下是液态的。

脂肪是许多生物体的长期能量储备。如果需要,生物体会分解脂肪产生能量。在动物体内,脂肪在重要器官周围提供缓冲,皮下脂肪层使身体免受外界温度的影响。

磷脂是细胞膜的组成部分

磷脂对细胞至关重要,因为它们是细胞膜的主要成分。磷脂在结构上类似于脂肪,但只含有两种脂肪酸与甘油相关,而不是三种脂肪酸。脂肪酸残基可以是饱和的或不饱和的。在磷脂中,甘油的第三羟基与负电荷的磷酸盐基团相连。

附加在磷酸基上的一个官能团可以导致磷脂的不同化学性质。最常见的添加剂是小极性基团,如胆碱或丝氨酸。

磷脂是两亲性分子,这意味着它们具有疏水性和亲水性强、<强>或亲水性的部分。当磷脂被加入水中时,它们自发地形成一个双层膜,一个两个磷脂分子厚的薄膜。这种自组织发生是因为极性头被水吸引,而疏水性脂肪酸埋在层的中心以避免与水接触。这种磷脂双层在所有生物体内形成细胞膜。它将细胞内部和外部的流体分隔开来。嵌入在双层中的是蛋白质和类固醇,另一类脂质。另外的磷脂双层可以进一步分隔真核细胞的内部,例如溶酶体和内质网。

类固醇由四环结构组成

类固醇是另一类生物学上重要的类脂物质。类固醇是由四个相互融合的碳环组成的。甾体化合物根据碳环上的化学基团而不同。虽然甾体在结构上是不同的,但它们是疏水的,不溶于水。类固醇会降低细胞膜的流动性。它们也在细胞内起信号分子的作用。胆固醇是最常见的类固醇,是由肝脏合成的。它存在于细胞膜中,是动物性激素的前体。


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