Chương II - Lipid

1BÀI GIẢNG SINH HÓA HỌC PHẦN I – SINH HÓA HỌC TĨNH Chương II- LIPID TP.HỒ CHÍMINH-2008 PGS,TS.NGUYEÃN PHÖÔÙC NHUAÄN Chương II - LIPID 1. ĐẠI CƯƠNG 2. THÀNH PHẦN CẤU TẠO 3. PHÂN LOẠI MỤC TIÊU 1. Ñònh nghóa lipid. 2. Coâng thöùc caáu taïo cuûa caùc acid beùo no, caùc acid beùo coù moät noái ñoâi vaø caùc acid beùo khoâng no thieát yeáu ( 2 , 3 , 4 noái ñoâi) thöôøng gaëp trong daàu, môõ töï nhieân ? 3. Coâng thöùc caáu taïo vaø chöùc naêng sinh hoïc cuûa triglyceride vaø caùc phospholipid ? 4. Coâng thöùc caáu taïo vaø chöùc naêng sinh hoïc cuûa röôïu ña voøng sterol vaø caùc daãn xuaát töø chuùng : vitamin D2, D3; caùc acid maät; caùc hormone sinh duïc ñöïc vaø caùi; caùc hormone voû thöôïng thaän. 5. Lieân keát este 1. ĐẠI CƯƠNG
ĐN : “Lipos” - mỡ , chỉ các loại dầu, mỡ, chất giống mỡ ở động, thực vật. Lớp chất này có đặc tính chung là không tan hoặc tan rất ít trong nước nhưng lại hoà tan trong các dung môi không phân cực (cồn, ether …) - Lipid : dầu, mỡ, phospholipid, sphingolipid; - Lipoid : steroide, terpen, prostaglandin… 2
VAI TRÒ - Dự trữ NL : 1 g dầu, mỡ→9,3Kcal ;1 g glucid→ 4,1 - Cung cấp 20 – 30 % nhu cầu NL hàng ngày của động vật. - Tham gia cấu tạo màng sinh học. - Hoà tan các vitamin A, D, E, K. - Bảo vệ. - Cung cấp nước nội sinh (đ v ngủ đông, sâu, kén, động vật di cư …) : oxy hóa 100 g mỡ→ 107 g nước PHÂN LOẠI TỔNG QUÁT Cách I : Dựa vào sự có mặt của acid béo và liên kết ester • Lipid thủy phân được (lipid thật, xà phòng hóa được) : TP chứa acid béo→ có chứa liên kết ester; gồm : acylglycerid, phosphoglycerid, sphingolipid và sáp • Lipid không thủy phân được (không xà phòng hóa được) : TP không chứa gốc acid béo→ không có liên kết ester; gồm : hydrocarbon terpen (squalen, caroten, quinone…, prostaglandin, các vitamin hòa tan trong chất béo (vit. A, D, E, K) . Alchohol vòng sterol và các dẫn xuất … Dựa vào thành phần cấu tạo • Lipid thuần Chỉ là ester của rượu với acid béo, không có các thành phần khác tham gia, chỉ gồm các nguyên tố C , H , O Gồm : acylglycerid, sáp, sterid • Lipid tạp Cũng là ester (lipid thủy phân được), nhưng TP nguyên tố ngoài C, H , O còn có nguyên tố khác như : P , N , S. Thuộc nhóm này như : phosphatid, sphingolipid, sulfatid … 2. THÀNH PHẦN CẤU TẠO 2.1. CÁC ACID BÉO DANH PHÁP CỦA ACID BÉO - Mạch C : 18 C : octadecane - Bão hòa : tận cùng e → oic Thí dụ acid béo bão hòa 18C : octadecanoic acid - Không bão hòa, một nối đôi : tận cùng enoic, hai nối đôi : dienoic … • Cách đánh số thứ tự C trong acid béo : CH3-(CH2)n- CH2- CH2- CH2- CH2- COOH 12(α)3(β)ω 3• Các acid béo bão hòa (B. 2-1, t.33) CH3-(CH2)n-COOH Lưu ý : C16 : acid palmitic và C18 : acid stearic • Các acid béo không bão hòa (B.2-2, T.34) - Một nối đôi : * C16 : A. palmito oleic C16:1∆ 9 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH = CH – (CH2)7-COOH * C18 : A.oleic C18:1∆ 9 (ω9) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH = CH – (CH2)7-COOH ω ω • CÁC ACID BÉO THIẾT YẾU - Hai nối đôi : C18 - A.linoleic- C18:2∆ 9,12 (ω6) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH = CH-CH2-CH = CH – (CH2)7-COOH - Ba nối đôi : C18 – A.linolenic- C18:3∆ 9,12,15 (ω3) CH3-CH2-CH = CH-CH2-CH = CH-CH2-CH = CH – (CH2)7-COOH - Bốn nối đôi : C20-A.arachidonic-C20:4∆ 5,8,11,14 (AA) • Dẫn xuất của ω3 : - DHA – Decosa Hexaenoic Acid (6 nối đôi) - EPA - Eicosa Pentaenoic Acid (5 nối đôi) Có trong dầu phọng và chất cerebrosideC23 H47 COOHAcid lignoceric Có trong dầu phọngC19 H39 COOHAcid arachidic Có trong tất cả các loại chất béo động, thực vậtC17 H35 COOHAcid stearic Có trong tất cả các loại chất béo động, thực vậtC15 H31 COOHAcid palmitic Có ở dầu dừa, lúa mìC13 H27 COOHAcid myristic Có ở cây quế, lúa mì, dầu dừa, mỡ cá voiC11 H23 COOHAcid lauric Có ít trong bơ, có nhiều ở thực vậtC9 H19 COOHAcid capric Có ít trong bơ, có nhiều ở thực vậtC7 H15 COOHAcid caprilic Sản phẩm lên men của VSV dạ cỏC5 H11 COOHAcid caproic - Acid béo đặc biệt có trong sữa - Sản phẩm lên men của VSV dạ cỏ C3 H7 COOHAcid butyric Sản phẩm lên men của VSV dạ cỏC2 H5 COOHAcid propionic Chiếm đa số trong sản phẩm lên men của VSV dạ cỏCH3 - COOHAcid acetic Nguồn gốcCông thứcTên acid béo CÁC ACID BÉO BÃO HÒA (B. 2-1, t.33) 4CH3-(CH2)7 CH3-(CH2)7 HOOC-(CH2)7 (CH2)7- COOHH H H H Acid oleic (dạng cis) Acid oleic (dạng trans) Prostaglandin là những dẫn xuất của acid béo vòng prostanoic (20C) COOH 2 3 4 5789 10 11 12 13 14 15 6 16 17 18 19 20 Coâng thöùc caáu taïo cuûa moät soá prostaglandin 2.2. CÁC RƯỢU CH2- OH CH- OH CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2OH CH2- OH OH NH2 Glycerol Sphingosine CH-CH2-CH2-CH2-CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 HO 1 17 3 7 9 10 12 18 19 27 Cholesterol C16H33OH Rượu cetylic α α’ β 5CH3 CH3 HO 1 17 3 7 9 10 12 18 19 21 20 26 27 25 Ergosterol Rượu đa vòng sterol : - Động vật : cholesterol - Thực vật : ergosterol - Nấm : mycosterol 22 23 CH3 CH3 28 3.PHÂN LOẠI • Glyceride (triacyl glycerol) • Sáp : Ester của rượu cao phân tử (cetylic) và acid béo. • Phospholipid (phosphatid) - Glycerophospholipid - Inosin phospholipid - Sphingo phospholipid • Glycolipid • Steroid 3.1. TRIGLYCERIDE • Là ester của rượu glycerol với 3 acid béo. Có thể có các dạng di-glycerid hoặc mono- glyceid. • Chức năng chính : dự trữ và cung cấp năng lượng (vai trò chủ yếu thuộc về các acid béo). CÁC DẠNG GLYCERIDE CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-O -CO-R3 CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-OH CH2-O -CO-R1 CH –OH CH2-O -CO-R2 CH2-O -CO-R CH –OH CH2-OH CH2-OH CH –O -CO-R CH2-OH Triacylglycerol 1(α) Monoacyl- glycerol 1,3(α,α’) Diacyl- glycerol 1,2(α, β)Diacyl- glycerol 2(β)Monoacyl- glycerol 6CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-O -CO-R3 +3H2O Triacylglycerol (mỡ trung tính) 3 acid béo CH2-OH R1 COOH CH –OH + R2COOH CH2-OH R3COOH Glycerol MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA TRIGLYCERID  Phản ứng thủy phân  Chỉ số acid : Số mg KOH trung hòa các acid béo tự do trong 1 gram chaát beùo R-COOH + KOH R-COOK + H2O CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-O -CO-R3 +3KOH Mỡ trung tính Xà phòng (muối của các acid béo) CH2-OH R1 COOK CH –OH + R2COOK CH2-OH R3COOK Glycerol  Chỉ số xà phòng hóa : Số mg KOH trung hòa các acid béo tự do và acid béo kết hợp trong 1 g chaát beùo : (1) R-COOH + KOH R-COOK + H2O (2) • Chỉ số iode : số gram iode bão hòa hết các vị trí nối đôi của 100 gram glyceride. Chỉ số iode đặc trưng cho mức độ chưa bão hòa của chất béo. Chất béo càng nhiều nối đôi chỉ số iode càng cao. Chất béo Chỉ số iode Mỡ heo 56 Mỡ bò 30 Dầu oliu 86 Dầu đậu nành 130 Dầu bông 150 R1-CH2-CH=CH-CH2-R2 + O2 →R1-CH2-CH - CH-CH2-R2 O O (oxy lieân keát vaøo vò trí noái ñoâi cuûa acid beùo khoâng no taïo peroxyde) R1-CH2-CH=CH-CH2-R2+ O2 →R1-CH2-CH=CH-CH-R2 O OH (oxy lieân keát vaøo vò trí C gaàn noái ñoâi taïo thaønh hydroperoxyde)  Sự thành lập peroxyde và hydroperoxyde: Taïo caùc saûn phaåm cuoái cuøng nhö aldehyde, ketone, röôïu, epoxyde, acid töï do … gaây muøi oâi khoù chòu của dầu mỡ khi bảo quản lâu. 73.2. PHOSPHOLIPID • Thành phần : rượu + acid béo + acid phosphoric và các gốc base chứa N • Chức năng quan trọng : tham gia cấu tạo màng tế bào và các loại màng sinh học khác. GLYCEROPHOSPHOLIPID (Phosphatide) OH CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-O- P=O HO-CH2-CH2-NH2 Ethanolamine A. phosphatidic (phosphatidate, diacyl glycerol 3-phosphate) OH HO-CH2-CH-COOH NH2 Serine HO-CH2-CH2-N + CH3 CH3 CH3Choline CÁC LOẠIPHOSPHOLIPID
GLYCEROPHOSPHOLIPID (Phosphatide) OH O-CH2-CH-COOH NH2 CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-O- P=O OH O-CH2-CH2-NH2 CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-O- P=O OH O-CH2-CH2-N + CH2-O -CO-R1 CH –O -CO-R2 CH2-O- P=O CH3 CH3 CH3 CephalinSerine phosphatide Lecithin OH O CH2- O -CO-R1 CH – O -CO-R2 CH2-O- P=O OH OH OH OH HO H H H H H H inozitol
INOZIN PHOSPHOLIPID 8CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2-O-P=O CH3-(CH2)22-CO - NH O-CH2-CH2-N=(CH3)3 OH OH Gốc acid béo Gốc choline Sphingomyelin T/g cấu tạo màng tế bào, mô thần kinh, não ….
SPHINGOSINE PHOSPHOLIPID Rượu amine sphingosine PHOSPHOLIPID MÀNG Glycerol Choline 9
Thành phần : Là ester của sphingosine và acid béo + glucid (galactose, galactosamin, glucose…), không có gốc phosphate.
Các glycolipid quan trọng : • Cerebroside : Trong thành phần màng tế bào thần kinh. • Sulfatide : có thêm gốc sulfate gắn với C3-galactose. T/gia q/trình vận chuyển chất qua màng tế bào. • Hematoside : có thêm gốc acid sialic gắn với hexose, có trong tế bào hồng cầu, não. • Ganglioside : thành phần phức tạp. Khu trú nhiều trong synapse thần kinh, trực tiếp tham gia qúa trình truyền xung động thần kinh. 3.3. GLYCOLIPID CH 2 OH OH HO HO H O-CH2-CH-CH-CH=CH-(CH2)12-CH3 NH OH CO-(CH2)22-CH3 Cerebroside Galactose Acid lignoseric Sphingosine 3.4. STEROID VÀ STEROL Steroid là một nhóm lớn thuộc lipid đều là DX từ nhân steran 1 17 3 7 9 10 12 11 Perhydrocyclopentano-phenanthrene (nhân steran) (Voøng A-B-C = phenantren, voøng D = cyclopentan ñaõ hydrogen hoùa hoaøn toaøn) 13 14 16 2 4 5 9 8 A B C D Rượu đa vòng sterol : - Động vật : cholesterol - Thực vật : ergosterol - Nấm : mycosterol 19 18 CÁC DẪN XUẤT QUAN TRỌNG CỦA CHOLESTEROL • Vitamin D3 : xúc tác hấp thu Ca ở ruột • Các acid mật : tham gia tiêu hóa và hấp thu mỡ • Các hormone steroid : - Các hormone sinh dục đực và cái - Các hormone điều hòa trao đổi đường (vỏ thượng thận) - Các hormone điều hòa trao đổi khoáng (vỏ thượng thận) 10 CH3 CH3 HO 1 17 3 7 9 10 12 18 19 21 20 26 27 25 CH3 CH3 O 1 17 3 7 9 10 12 18 19 21 20 27 26 22 23 25 24 Cholesterol (C) Cholesterol ester (CE) R – C O ACID MẬT VÀMUỐI MẬT Các acid mật đều là dẫn xuất của acid cholic (24 C) , chúng khác nhau bởi có hay không có nhóm OH ở C3, C7 và C12 CH3 CH3 HO 3 7 12 A COOH B C D Acid cholic OH HO • Acid cholic : có nhóm OH ở C3 , C7 và C12 • Acid deoxycholic : OH ở C3 và C12 • Acid chenodeoxycholic : OH ở C3 và C7 • Acid lithocholic : chæ coù nhoùm OH ôû C3 • Các acid mật trên liên kết với glycine hay taurine (dẫn xuất từ cysteine) tạo nên các acid mật, muối mật tương ứng, tham gia qúa trình tiêu hóa và hấp thu chất béo ở ruột non. CH3 CH3 HO 3 7 12 CO – NH-CH2-CH2-SO3H HO OH Taurine CH3 CH3 HO 3 7 12 CO – NH-CH2-COOH HO OH Glycine Taurocholic acid Glycocholic acid