脂质,又称为“脂类”或“类脂”,是生物体中能溶于油溶性溶剂的一类物质的总称。其中最重要的与生命攸关的是“脂质表面活性剂” 5.1人体表面的危机 任何事物都拥有表面,只有依靠表面才能与环境分隔开,才能实现自我。人体也是如此,除了拥有2m?的皮肤表面以外,体内器官的表面,器官与器官的接触面,血管,肠道等与物流的接触面等等,更有人体50万亿个细胞之间的接触面,都是神圣不可侵犯的边界。如果表面遭到侵犯破坏,轻则病患,重则危及生命。 然而,由于人体含水量高达75%,各种器官又都是由亲水蛋白质材料构成。所以各类器官时刻都处在被水包围侵蚀溶化的危机之中。而危机首当其冲就发生在各类器官的表面边界之上。因此器官的表面犹如洪水压境,岌岌可危,时刻面临溃坝瓦解的危险。 例如,血管和肠道既不是钢铁造的,也不是塑料造的,而由蛋白质平滑肌打造成的一根根“肉管子”。一块肉放在水里浸泡,时间不长就要胀烂(无需细菌的作用)。“肉管子”又怎能抵御水(血液)长年累月的浸泡,而不破损腐烂? 同理人体50万亿个细胞的细胞膜也是由亲水蛋白质材料制成,怎么能挡住水分子的吸引力,不混为一体而崩塌? 5.2守护生命边界的油脂长城 亲水材料制造的人体器官之所以可以抵御住水的侵入,漫长的体内边境线之所以能够平安无事,其奥秘何在?简单形象地说,就是在各个器官的表面/界面上涂上了一层紧密的脂肪,利用脂肪的疏水性阻挡住水的入侵,和控制水的无序流动。 当然,原理并不如此形象简单。人体先要用脂肪,脂肪酸为材料制造出一系列“脂质表面活性剂”。利用表面活性剂定向吸附的性能,在表面/界面上形成致密排列的吸附层(即表面膜),犹如牢固的油漆层,才能构筑成一道道脂肪长城,守护着生命的安全。 5.3脂质表面活性剂的分子结构 “脂质表面活性剂”与其他表面活性剂一样,分子是由亲水基和疏水基(或称亲油基)两部分构成,属于非离子型表面活性剂。 脂质表面活性剂对人体无害,本身也是营养成分,这是它能在体内担当重任的前提条件。 5.3.1亲水基 脂质表面活性剂的亲水基有多种类型,如甘油(基)、葡萄糖(基)、磷酸(基)、蛋白质(基)等。甘油,葡萄糖,磷酸都能100%溶于水,蛋白质则是以微粒胶溶于水中。 5.3.2疏水基 脂质表面活性剂分子中的关键部分?“疏水基”则比较单一,主要就是长链脂肪酸(基)。脂肪酸以酯键与各类亲水基结合,就构成了相应的脂质表面活性剂,分别称为单甘油酯、二甘油酯、糖酯、磷酯、脂蛋白等等。也有同时结合两种亲水基的,如甘油和磷酸,称为复合磷脂。 胆固醇是另一种疏水基材料,由于是微量,其重要性无法与脂肪酸相提并论。但并非不重要,尤其是在动脉粥样硬化形成过程中,突显其对于健康的重要性。 胆固醇是环戊烷多氢菲基团连结有羟基的醇类。含碳原子数多达27个(C??H??O),不溶于水。胆固醇与亲水基以醚键相结合,或以胶溶结合,从而获得(亲水/疏水)两亲表面活性,如载脂蛋白,在稳定人体界面膜中起到重要的辅助作用。 5.3.3脂质表面活性剂双分子层膜 脂质表面活性剂在器官的表面/界面上筑成一层坚固的油质保护膜。这层保护膜的机理称为双分子吸附层(膜)。 现以血管与血液的接触界面为例,示意图如下:
右图中紫红色小球表示亲水基,黄色长条表示脂肪酸疏水基。外圈一排表面活性剂分子的亲水基(紫红色小球)与血管内表面紧密结合。内圈另一排表面活性剂的亲水基与血液结合。两排表面活性剂的疏水基(脂肪酸基)彼此相对结合,在流动的血液与血管内表面之间形成了双分子膜的隔离层,从而保护着“肉管子”不受水的致命侵蚀。同时降低了血流与管壁的摩擦系数,起到很好的润滑效果。 亲水基中主要是甘油基,也有葡萄糖基、磷酸基、蛋白质基参与,以调节不同需要的亲水/疏水平衡。 虽然表面活性剂双分子膜有效地阻止了血管被水侵蚀的危险,但远不是固若金汤,可以一劳永逸的。正相反,双分子脂肪保护膜随时会遭到缺损和破坏,这就需要及时的维修保养。 而随着血液循环流动的血脂、葡萄糖、胆固醇、载脂蛋白等等其实都是维修人员。在正常情况下保护膜可以修旧如新,不留痕迹。但在特殊情况下如血管老化,或体内脂肪不足,造成脂质表面活性剂不足,或遭受外力作用,导致保护膜缺损面积过大。“肉管子”暴露在水中遭受侵蚀情况危殆。此时机体会启动紧急机制,“维修人员”一拥而上,严防死守,迅速堵住了双分子保护膜的缺口。 在此过程中胆固醇是当仁不让的抗洪英雄。因为胆固醇熔点高达150℃,碳链比脂肪酸链长一半左右,其疏水性能,排水能力比脂肪酸还要强大。 胆固醇在人体抗洪救灾中立下汗马功劳,美中不足的是在维修处留下了斑块,对血液的流速或多或少有所阻碍,成为医生眼中动脉粥样硬化心血管疾病的嫌疑犯。胆固醇的功过是非如何评述?应该全面客观评价。 总之,水是地球生命的缔造者,然而由于水分子间强烈的引力,缔合力,使得机体内能居高不下,终于伤害自身器官成为生命的销蚀者。 而水的冤家脂肪,及其衍生物脂质表面活性剂,具有消减水的缔合力,促使人体内部张力下降,保护体内器官,延缓衰老,延长寿命的关键作用。如果没有脂肪和脂质表面活性剂的保护作用,生命体将化为一汪血水。 作者,黄学章 2023/4/14 |