脂类的化学结构

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。 简单脂质是脂肪酸与各种不同的醇类形成的酯，简单脂质包括酰基甘油酯和蜡。
（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。
（二）蜡
蜡（waxes）是不溶于水的固体，是高级脂肪酸和长链一羟基脂醇所形成的酯，或者是高级脂肪酸甾醇所形成的酯。常见有真蜡、固醇蜡等。
真蜡是一类长链一元醇的脂肪酸酯。
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。 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）鞘磷脂是含硝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。
（二）糖脂
糖脂（glycolipids）这是一类含糖类残基的复合脂质化学结构各不相同的脂类化合物，且不断有糖脂的新成员被发现。糖脂亦分为两大类：糖基酰甘油和糖鞘脂。糖鞘脂又分为中性糖鞘脂和酸性糖鞘脂。
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。 1．脂肪酸及其衍生物前列腺素等。
2．长链脂肪醇，如鲸蜡醇等。 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-13-丁二烯“。其结构式为：
CH3
|
CH2 = C-CH=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。
（二）类固醇
类固醇（steroid）是环戊稠全氢化菲的衍生物。天然的类固醇分子中的双键数目和位置，取代基团的类型、数目和位置，取代基团与环状核之间的构型，环与环之间的构型各不相同。其化学结构是由三个六碳环已烷（A、B、C）和一个五碳环（D）组成的稠和回环化合物。类固醇分子中的每个碳原子都按序编号，且不管任一位置有没有碳原子存在，在类固醇母体骨架结构中都保留该碳原子的编号。存在于自然界的类固醇分子中的六碳环A、B、C都呈“椅”式构象（环已结构），这也是最稳定的构象。唯一的例外是雌激素分子内的A环是芳香环为平面构象。类固醇的A环和B环之间的接界可能是顺式构型，也可能是反式构型；而C环与D环接界一般都是反式构型，但强心苷和蟾毒素是例外。

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