1 BÀI GIẢNG SINH HĨA HỌC PHẦN I – SINH HĨA HỌC TĨNH Chương II- LIPID TP.HỒ CHÍ MINH-2008 PGS,TS.NGUYỄN PHƯỚC NHUẬN Chương II - LIPID 1. ĐẠI CƯƠNG 2. THÀNH PHẦN CẤU TẠO 3. PHÂN LOẠI MỤC TIÊU 1. Đònh nghóa lipid. 2. Công thức cấu tạo của các acid béo no, các acid béo có một nối đôi và các acid béo không no thiết yếu ( 2 , 3 , 4 nối đôi) thường gặp trong dầu, mỡ tự nhiên ? 3. Công thức cấu tạo và chức năng sinh học của triglyceride và các phospholipid ? 4. Công thức cấu tạo và chức năng sinh học của rượu đa vòng sterol và các dẫn xuất từ chúng : vitamin D2, D3; các acid mật; các hormone sinh dục đực và cái; các hormone vỏ thượng thận. 5. Liên kết 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 khơng tan hoặc tan rất ít trong nước nhưng lại hồ tan trong các dung m ơi khơng 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 → →→ → c ó chứa liên kết ester ; gồm : acylglycerid, phosphoglycerid, sphingolipid v à sáp • Lipid kh ông thủy phân được (kh ông xà phòng hóa được) : TP kh ông chứa g ốc acid béo → →→ → kh ông 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 : CH 3 -(CH 2 ) n - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - COOH 1 2(α αα α) 3(β ββ β) ω ωω ω 3 • Các acid béo bão hòa (B. 2-1, t.33) CH 3 -(CH 2 ) 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 C 16:1 ∆ ∆∆ ∆ 9 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH = CH – (CH 2 ) 7 -COOH * C18 : A.oleic C 18:1 ∆ ∆∆ ∆ 9 (ω ωω ω9) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH = CH – (CH 2 ) 7 -COOH ω ωω ω ω ωω ω • CÁC ACID BÉO THIẾT YẾU - Hai nối đôi : C18 - A.linoleic- C 18:2 ∆ ∆∆ ∆ 9,12 (ω ωω ω6) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -CH = CH – (CH 2 ) 7 -COOH - Ba nối đôi : C18 – A.linolenic- C 18:3 ∆ ∆∆ ∆ 9,12,15 (ω ωω ω3) CH 3 -CH 2 -CH = CH-CH 2 -CH = CH-CH 2 -CH = CH – (CH 2 ) 7 -COOH - Bốn nối đôi : C20-A.arachidonic-C 20:4 ∆ ∆∆ ∆ 5,8,11,14 (AA) • Dẫn xuất của ω ωω ω3 : - DHA – Decosa Hexaenoic Acid (6 nối đôi) - EPA - Eicosa Pentaenoic Acid (5 nối đôi) Có trong dầu phọng và chất cerebrosideC 23 H 47 COOHAcid lignoceric Có trong dầu phọngC 19 H 39 COOHAcid arachidic Có trong tất cả các loại chất béo động, thực vậtC 17 H 35 COOHAcid stearic Có trong tất cả các loại chất béo động, thực vậtC 15 H 31 COOHAcid palmitic Có ở dầu dừa, lúa mìC 13 H 27 COOHAcid myristic Có ở cây quế, lúa mì, dầu dừa, mỡ cá voiC 11 H 23 COOHAcid lauric Có ít trong bơ, có nhiều ở thực vậtC 9 H 19 COOHAcid capric Có ít trong bơ, có nhiều ở thực vậtC 7 H 15 COOHAcid caprilic Sản phẩm lên men của VSV dạ cỏC 5 H 11 COOHAcid caproic - Acid béo đặc biệt có trong sữa - Sản phẩm lên men của VSV dạ cỏ C 3 H 7 COOHAcid butyric Sản phẩm lên men của VSV dạ cỏC 2 H 5 COOHAcid propionic Chiếm đa số trong sản phẩm lên men của VSV dạ cỏCH 3 - COOHAcid acetic Nguồn gốcCông thứcTên acid béo CÁC ACID BÉO BÃO HÒA (B. 2-1, t.33) 4 CH 3 -(CH 2 ) 7 CH 3 -(CH 2 ) 7 HOOC-(CH 2 ) 7 (CH 2 ) 7 - COOH H 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 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6 16 17 18 19 20 Công thức cấu tạo của một số prostaglandin 2.2. CÁC RƯỢU CH 2 - OH CH- OH CH 3 -(CH 2 ) 12 -CH=CH-CH-CH-CH 2 OH CH 2 - OH OH NH 2 Glycerol Sphingosine CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 HO 1 17 3 7 9 10 12 18 19 27 Cholesterol C 16 H 33 OH Rượu cetylic α αα α α αα α’ β ββ β 5 CH 3 CH 3 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 CH 3 CH 3 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 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O -CO-R 3 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -OH CH 2 -O -CO-R 1 CH –OH CH 2 -O -CO-R 2 CH 2 -O -CO-R CH –OH CH 2 -OH CH 2 -OH CH –O -CO-R CH 2 -OH Triacylglycerol 1(α αα α) Monoacyl- glycerol 1,3(α αα α,α αα α’) Diacyl- glycerol 1,2(α αα α, β ββ β)Diacyl- glycerol 2(β ββ β)Monoacyl- glycerol 6 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O -CO-R 3 +3H 2 O Triacylglycerol (mỡ trung tính) 3 acid béo CH 2 -OH R 1 COOH CH –OH + R 2 COOH CH 2 -OH R 3 COOH 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 chất béo R-COOH + KOH R-COOK + H 2 O CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O -CO-R 3 +3KOH Mỡ trung tính Xà phòng (muối của các acid béo ) CH 2 -OH R 1 COOK CH –OH + R 2 COOK CH 2 -OH R 3 COOK Glycerol Chỉ số xà phòng hóa : Số mg KOH trung hòa các acid béo tự do và acid béo kết hợp trong 1 g chất béo : (1) R-COOH + KOH R-COOK + H 2 O (2) • Chỉ số iode : số gram iode bão hòa hết các vị trí nối đơi của 100 gram glyceride . Chỉ số iode đặc trưng cho mức độ chưa bão hòa của chất béo. Chất béo càng nhiều nối đơi chỉ số iode càng cao. Chất béo Chỉ số iode Mỡ heo 56 Mỡ bò 30 Dầu oliu 86 Dầu đậu nành 130 Dầu bơng 150 R 1 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -R 2 + O 2 → →→ → R 1 -CH 2 -CH - CH-CH 2 -R 2 O O (oxy liên kết vào vò trí nối đôi của acid béo không no tạo peroxyde) R 1 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -R 2 + O 2 → →→ → R 1 -CH 2 -CH=CH-CH-R 2 O OH (oxy liên kết vào vò trí C gần nối đôi tạo thành hydroperoxyde) Sự thành lập peroxyde và hydroperoxyde : Tạo các sản phẩm cuối cùng như aldehyde, ketone, rượu, epoxyde, acid tự do … gây mùi ôi khó chòu của dầu mỡ khi bảo quản lâu. 7 3.2. 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 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O HO-CH 2 -CH 2 -NH 2 Ethanolamine A. phosphatidic (phosphatidate, diacyl glycerol 3-phosphate) OH HO-CH 2 -CH-COOH NH 2 Serine HO-CH 2 -CH 2 -N + CH 3 CH 3 CH 3 Choline CÁC LOẠIPHOSPHOLIPID GLYCEROPHOSPHOLIPID (Phosphatide) OH O-CH 2 -CH-COOH NH 2 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O OH O-CH 2 -CH 2 -NH 2 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O OH O-CH 2 -CH 2 -N + CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O CH 3 CH 3 CH 3 CephalinSerine phosphatide Lecithin OH OH O CH 2 - O -CO-R 1 CH – O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O OH OH OH OH HO H H H H H H inozitol INOZIN PHOSPHOLIPID 8 CH 3 -(CH 2 ) 12 -CH=CH-CH-CH-CH 2 -O-P=O CH 3 -(CH 2 ) 22 -CO - NH O-CH 2 -CH 2 -N=(CH 3 ) 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 Thnh phn : L ester ca sphingosine v acid bộo + glucid (galactose, galactosamin, glucose), khụng cú gc phosphate. Cỏc glycolipid quan trng : Cerebroside : Trong thnh phn mng t bo thn kinh. Sulfatide : cú thờm gc sulfate gn vi C3-galactose. T/gia q/trỡnh vn chuyn cht qua mng t bo. Hematoside : cú thờm gc acid sialic gn vi hexose, cú trong t bo hng cu, nóo. Ganglioside : thnh phn phc tp. Khu trỳ nhiu trong synapse thn kinh, trc tip tham gia qỳa trỡnh truyn xung ng thn kinh. 3.3. GLYCOLIPID CH 2 OH OH HO HO H O-CH 2 -CH-CH-CH=CH-(CH 2 ) 12 -CH 3 NH OH CO-(CH 2 ) 22 -CH 3 Cerebroside Galactose Acid lignoseric Sphingosine 3.4. STEROID V STEROL Steroid l mt nhúm ln thuc lipid u l DX t nhõn steran 1 17 3 7 9 10 12 11 Perhydrocyclopentano-phenanthrene (nhõn steran) (Voứng A-B-C = phenantren, voứng D = cyclopentan ủaừ hydrogen hoựa hoaứn toaứn) 13 14 16 2 4 5 9 8 A B C D Ru a vũng sterol : - ng vt : cholesterol - Thc vt : ergosterol - Nm : mycosterol 19 18 CC DN XUT QUAN TRNG CA CHOLESTEROL Vitamin D3 : xỳc tỏc hp thu Ca rut Cỏc acid mt : tham gia tiờu húa v hp thu m Cỏc hormone steroid : - Cỏc hormone sinh dc c v cỏi - Cỏc hormone iu hũa trao i ng (v thng thn) - Cỏc hormone iu hũa trao i khoỏng (v thng thn) 10 CH 3 CH 3 HO 1 17 3 7 9 10 12 18 19 21 20 26 27 25 CH 3 CH 3 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 VÀ MUỐI 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 CH 3 CH 3 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. CH 3 CH 3 HO 3 7 12 CO – NH-CH 2 -CH 2 -SO 3 H HO OH Taurine CH 3 CH 3 HO 3 7 12 CO – NH-CH 2 -COOH HO OH Glycine Taurocholic acid Glycocholic acid . LOẠIPHOSPHOLIPID GLYCEROPHOSPHOLIPID (Phosphatide) OH O-CH 2 -CH-COOH NH 2 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O OH O-CH 2 -CH 2 -NH 2 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O OH O-CH 2 -CH 2 -N + CH 2 -O. -CO-R 3 CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -OH CH 2 -O -CO-R 1 CH –OH CH 2 -O -CO-R 2 CH 2 -O -CO-R CH –OH CH 2 -OH CH 2 -OH CH –O -CO-R CH 2 -OH Triacylglycerol 1(α αα α) Monoacyl- glycerol 1,3(α αα α,α αα α’). OH CH 2 -O -CO-R 1 CH –O -CO-R 2 CH 2 -O- P=O HO-CH 2 -CH 2 -NH 2 Ethanolamine A. phosphatidic (phosphatidate, diacyl glycerol 3-phosphate) OH HO-CH 2 -CH-COOH NH 2 Serine HO-CH 2 -CH 2 -N + CH 3 CH 3 CH 3 Choline CÁC