《脂质和生物膜》PPT课件 (2).ppt

第二章第二章脂质和生物膜脂质和生物膜本章内容本章内容油脂油脂的种类的种类油脂的结构和理化性质油脂的结构和理化性质 磷脂磷脂 固醇和类固醇固醇和类固醇 生物膜生物膜及其理论及其理论脂类（脂类（lipid）v一类基本不溶于水而溶于非极性溶剂的生物有机一类基本不溶于水而溶于非极性溶剂的生物有机分子分子v化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物脂肪酸多为脂肪酸多为4碳以上的长链一元羧酸碳以上的长链一元羧酸醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇脂类的作用脂类的作用v脂质是生物体的重要代谢燃料，是贮存能量的主脂质是生物体的重要代谢燃料，是贮存能量的主要形式要形式v机体表面的脂类有防止机械损伤和防止热量散发机体表面的脂类有防止机械损伤和防止热量散发的作用的作用 v磷脂、糖脂和固醇是构成生物膜的重要物质磷脂、糖脂和固醇是构成生物膜的重要物质 v有些脂类，如萜、类固醇可转化为维生素、激素有些脂类，如萜、类固醇可转化为维生素、激素等等 脂类的分类脂类的分类(按化学结构分按化学结构分)v单纯脂类单纯脂类v复合脂类复合脂类v衍生脂类衍生脂类单纯脂类单纯脂类v由脂肪酸和醇类所形成的酯由脂肪酸和醇类所形成的酯脂酰甘油酯（最丰富的为甘油三酯脂酰甘油酯（最丰富的为甘油三酯)复合脂类复合脂类v单纯脂类的衍生物单纯脂类的衍生物v除了含有脂肪酸和醇外，除了含有脂肪酸和醇外，还含有非脂的成分还含有非脂的成分磷脂（磷酸）磷脂（磷酸）糖脂（糖）糖脂（糖）衍生脂类衍生脂类v由单纯脂类或复合脂类衍生而来由单纯脂类或复合脂类衍生而来 固醇类：甾醇固醇类：甾醇 类固醇：性激素、肾上腺皮质激素类固醇：性激素、肾上腺皮质激素 萜类：天然色素、香精油、天然橡胶萜类：天然色素、香精油、天然橡胶 维生素类：维生素维生素类：维生素A、D、E、K等等第一节第一节 油油 脂（甘油三酯）脂（甘油三酯）v植物油脂植物油脂大豆、花生、油菜籽、芝麻大豆、花生、油菜籽、芝麻v动物油脂动物油脂皮下、肠系膜皮下、肠系膜v微生物油脂微生物油脂油脂的存在油脂的存在一、三酰甘油（油脂）一、三酰甘油（油脂）v也称为脂肪、脂酰甘油、甘油三酯也称为脂肪、脂酰甘油、甘油三酯v由甘油和脂肪酸组成由甘油和脂肪酸组成v单纯甘油酯、混合甘油酯单纯甘油酯、混合甘油酯v单酰甘油、二酰甘油单酰甘油、二酰甘油二、甘油二、甘油v又名丙三醇又名丙三醇v有甜味，无色、无臭有甜味，无色、无臭v溶于水、乙醇，不溶于有机溶剂溶于水、乙醇，不溶于有机溶剂三、脂肪酸三、脂肪酸 有机羧酸，含有有机羧酸，含有1个烃基，个烃基，1个末端羧基个末端羧基低低级级脂脂肪肪酸酸：碳碳原原子子数数小小于于1010的的脂脂肪肪酸；酸；熔熔点点偏偏低低，常常温温下下呈液态呈液态高高级级脂脂肪肪酸酸：碳碳原原子子数数大大于于1010的的脂脂肪肪酸，常温下为固体酸，常温下为固体v高等动植物体内的脂肪酸主要为高等动植物体内的脂肪酸主要为12碳以上，碳以上，12碳碳以下的脂肪酸仅存在于哺乳动物的乳脂中以下的脂肪酸仅存在于哺乳动物的乳脂中v高等动植物体内脂肪酸的碳原子数通常为偶数，高等动植物体内脂肪酸的碳原子数通常为偶数，极少数为奇数，以极少数为奇数，以16碳和碳和18碳最为常见碳最为常见v常见的饱和脂肪酸：硬脂酸、软脂酸（棕榈酸）常见的饱和脂肪酸：硬脂酸、软脂酸（棕榈酸）v常见的不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸、常见的不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸（花生四烯酸（ARA）v单烯酸的双键位置一般在第单烯酸的双键位置一般在第910碳原子之间碳原子之间v多烯酸通常间隔多烯酸通常间隔3个碳原子出现一个双键个碳原子出现一个双键v不饱和脂肪酸具有顺反（不饱和脂肪酸具有顺反（cis-、trans-）异构现象，）异构现象，天然存在的多为顺式异构体天然存在的多为顺式异构体 Stearic acid（硬脂酸（硬脂酸/十八酸）十八酸）Oleic acid（油酸（油酸/十八烯酸）十八烯酸）脂肪酸的简写脂肪酸的简写先写碳原子数，再写双键的数目，先写碳原子数，再写双键的数目，最后标明双键的位置最后标明双键的位置不饱和脂肪酸：不饱和脂肪酸：海洋生物海洋生物“3A ”EPA Eicosapentaenoic acid 二十二十 碳五烯酸碳五烯酸DHA Docosahexaenoic acid 二十二碳六烯酸二十二碳六烯酸 DPA Docosapentaenoic acid 二十二碳五烯酸二十二碳五烯酸四、油脂的理化性质四、油脂的理化性质v溶解性溶解性v熔点熔点v乳化作用乳化作用v水解作用水解作用v加成作用加成作用v氧化作用氧化作用1、溶解度和熔点、溶解度和熔点v脂肪一般不溶于水，溶于有机溶剂脂肪一般不溶于水，溶于有机溶剂v脂肪在水中的溶解度随着脂肪酸分子所含碳原子脂肪在水中的溶解度随着脂肪酸分子所含碳原子数的增加而降低数的增加而降低v脂肪的熔点随着脂肪酸碳原子数的增加而升高，脂肪的熔点随着脂肪酸碳原子数的增加而升高，随着不饱和度增加而降低随着不饱和度增加而降低2、乳化作用、乳化作用v在乳化剂的作用下，油脂变成很小的颗粒均匀分散在乳化剂的作用下，油脂变成很小的颗粒均匀分散在水中形成稳定的乳状液在水中形成稳定的乳状液v应用应用脂肪的消化（胆汁酸盐）脂肪的消化（胆汁酸盐）肥皂去污肥皂去污3、水解作用、水解作用v酸、碱、酶酸、碱、酶4、加成作用、加成作用v双键双键v氢化作用氢化作用氢化油（硬化油）氢化油（硬化油）人造奶油、人造牛油人造奶油、人造牛油5、氧化作用、氧化作用v生物体内油脂代谢生物体内油脂代谢v酸败酸败双键被氧化（光、热、湿气）双键被氧化（光、热、湿气）微生物微生物第二节第二节 磷磷 脂脂一、甘油磷酯类一、甘油磷酯类v极性头和非极性尾极性头和非极性尾磷脂的结构类型磷脂的结构类型磷脂的水解（磷脂酶）磷脂的水解（磷脂酶）溶血磷脂溶血磷脂磷脂分子层磷脂分子层补充：卵磷脂补充：卵磷脂二、神经鞘磷脂二、神经鞘磷脂 v植物和动物细胞膜的重要组分植物和动物细胞膜的重要组分v不含甘油不含甘油v由一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇和一分子极性头由一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇和一分子极性头基团组成基团组成分分 类类v脂肪酸与鞘氨醇脂肪酸与鞘氨醇上的氨基结合上的氨基结合v只含一个脂肪酸只含一个脂肪酸分子分子第三节第三节 固醇和类固醇固醇和类固醇固醇类化合物在生物体中的作用固醇类化合物在生物体中的作用v转化为维生素转化为维生素D3v转化为胆酸和胆汁酸盐转化为胆酸和胆汁酸盐v转化为激素（如性激素）转化为激素（如性激素）一、固醇类一、固醇类 v环戊烷多氢菲的衍生物，含有醇基环戊烷多氢菲的衍生物，含有醇基v又称甾醇又称甾醇菲菲环戊烷多氢菲环戊烷多氢菲甾甾 核核1、动物固醇、动物固醇胆固醇胆固醇v胆结石主胆结石主要成分要成分v可转化为可转化为胆酸、激胆酸、激素素实验：血清胆固醇含量的测定实验：血清胆固醇含量的测定1 实验：血清胆固醇含量的测定实验：血清胆固醇含量的测定21、动物固醇、动物固醇7脱氢胆固醇（脱氢胆固醇（VD3原）原）v7脱氢胆固醇存在于动物的皮下，在紫外线作用脱氢胆固醇存在于动物的皮下，在紫外线作用下形成维生素下形成维生素D3 2、植物固醇、植物固醇v植物细胞的重要组分，不能被人体肠道吸收植物细胞的重要组分，不能被人体肠道吸收v植物固醇以豆固醇、麦固醇含量最多，分别存在植物固醇以豆固醇、麦固醇含量最多，分别存在于大豆和麦芽中。于大豆和麦芽中。豆固醇豆固醇 麦固醇麦固醇3、微生物固醇、微生物固醇v酵母固醇存在于酵母菌、霉菌酵母固醇存在于酵母菌、霉菌中，以麦角固醇最多，经过日中，以麦角固醇最多，经过日光和紫外线照射可以被转化为光和紫外线照射可以被转化为维生素维生素D2 二、类固醇二、类固醇v固醇的衍生物固醇的衍生物 胆酸、胆汁酸、固醇激素、胆酸、胆汁酸、固醇激素、一些植物固醇一些植物固醇 的衍生物；的衍生物；胆酸和胆汁酸盐胆酸和胆汁酸盐v是体内天然的乳化剂是体内天然的乳化剂v促进肠道内脂肪、胆固醇以及脂溶性维生素的促进肠道内脂肪、胆固醇以及脂溶性维生素的乳化乳化v活化脂肪酶活化脂肪酶第四节第四节 细胞与生物膜细胞与生物膜 原核细胞真核细胞一、生命的结构基础细胞动物和植物细胞中，细动物和植物细胞中，细胞核都被中间有一层狭胞核都被中间有一层狭窄空间的双层膜所包裹。窄空间的双层膜所包裹。两层膜上有许多核膜孔两层膜上有许多核膜孔,通过这些小孔，各种物通过这些小孔，各种物质可以在核与细胞质之质可以在核与细胞质之间穿过间穿过在核的内部是核仁在核的内部是核仁核的其他部分含有染色质核的其他部分含有染色质核内进行核内进行DNADNA复制、复制、RNARNA转录等生物化学反应转录等生物化学反应1、细胞核线粒体是三羧酸循环、生物氧化等生物化线粒体是三羧酸循环、生物氧化等生物化学反应的场所学反应的场所2、线粒体粗糙内质网粗糙内质网滑面内质网滑面内质网膜上散布着核蛋白体，蛋白质在结合内膜上散布着核蛋白体，蛋白质在结合内质网上的核蛋白体中合成质网上的核蛋白体中合成在解毒上有重要作用在解毒上有重要作用3、内质网高尔基体的形态高尔基体的形态有所不同，不过有所不同，不过它们大多数是一它们大多数是一群由平滑的单层群由平滑的单层膜包裹的小泡膜包裹的小泡高尔基体具有聚高尔基体具有聚集、浓缩和储存集、浓缩和储存蛋白质的作用蛋白质的作用4 4、高尔基体、高尔基体 存在于藻类和绿色植物的细胞中，存在于藻类和绿色植物的细胞中，是光合作用的场所。是光合作用的场所。5、叶绿体 由蛋白质、核酸、糖类等组成的胶体溶液，许多代谢反应如糖酵解、脂肪酸合成等在胞浆中进行6 6、胞浆、胞浆含大量脂类、蛋白质的双分子层结构使细胞成型，有通透、屏蔽等作用7、细胞膜二、生物膜系统二、生物膜系统v细胞质膜细胞质膜v内膜系统内膜系统核膜核膜线粒体膜线粒体膜内质网膜内质网膜1、生物膜研究历史、生物膜研究历史v1855年，年，Carl Nageli首先观察到细胞体积随着周首先观察到细胞体积随着周围介质渗透强度的改变而改变围介质渗透强度的改变而改变 v1899年，年，Charles Overton发现细胞膜对不同物质发现细胞膜对不同物质的通透性不同，脂溶性的物质比非脂溶性的物质的通透性不同，脂溶性的物质比非脂溶性的物质更容易穿过细胞膜。更容易穿过细胞膜。v 1917年年Langmuirwa发明了单分子层技术发明了单分子层技术 v1925年年Gorter和和Grendel利用利用Langmuirwa的单分的单分子层技术测定红细胞膜的总面积，提出细胞膜是子层技术测定红细胞膜的总面积，提出细胞膜是由双层脂类分子组成由双层脂类分子组成v1935年年Danielli和和Davson提取鲐鱼卵的脂类进行提取鲐鱼卵的脂类进行实验，发现含有蛋白质；实验，发现含有蛋白质；v1959年，年，J.D.Robertson在电镜下发现细胞膜都在电镜下发现细胞膜都为三夹层式结构，提出细胞膜由蛋白质磷脂为三夹层式结构，提出细胞膜由蛋白质磷脂蛋白质形成的三明治式结构；蛋白质形成的三明治式结构；v1972年年S.J.Singer和和G.L.Nicolson提出了细胞膜的提出了细胞膜的流动镶嵌模型。流动镶嵌模型。2、生物膜的化学组成、生物膜的化学组成生物膜化学组成的特点生物膜化学组成的特点v比例变化大比例变化大 膜的功能越复杂，蛋白质含量越高膜的功能越复杂，蛋白质含量越高v各组分在膜上分布不对称各组分在膜上分布不对称v各组分具有运动性和协同性各组分具有运动性和协同性1）膜脂）膜脂 v以磷脂为主，其次是糖脂和胆固醇以磷脂为主，其次是糖脂和胆固醇v膜胆固醇的含量膜胆固醇的含量动物高于植物质膜高于内膜v膜胆固醇的作用膜胆固醇的作用在相变温度以上时降低膜的流动性在相变温度以下时保持膜的流动性磷脂分子磷脂分子生物膜的骨架；极性化合物的通透屏障；生物膜的骨架；极性化合物的通透屏障；激活某些膜蛋白；激活某些膜蛋白；2）膜蛋白）膜蛋白 v外周蛋白（水溶性）和内嵌蛋白外周蛋白（水溶性）和内嵌蛋白v物质代谢、运输、细胞运动、信息传递物质代谢、运输、细胞运动、信息传递外周蛋白外周蛋白v约约占占膜膜蛋蛋白白的的2030%，分分布布于于双双层层脂脂膜膜的的外外表表层层，主要通过静电引力或范德华力与膜结合。主要通过静电引力或范德华力与膜结合。v外外周周蛋蛋白白与与膜膜的的结结合合比比较较疏疏松松，改改变变溶溶液液的的离离子子强强度就容易从膜上分离出来。度就容易从膜上分离出来。v外周蛋白能溶解于水。外周蛋白能溶解于水。内在蛋白内在蛋白v约约占占膜膜蛋蛋白白的的70-80%，蛋蛋白白的的部部分分或或全全部部嵌嵌在在双双层层脂膜的疏水层中。脂膜的疏水层中。v特特征征是是不不溶溶于于水水，主主要要靠靠疏疏水水键键与与膜膜脂脂相相结结合合，而而且且不不容容易易从从膜膜中中分分离离出出来来。只只有有用用去去垢垢剂剂使使膜膜崩崩解解后方可得到。后方可得到。3）膜糖类）膜糖类 位于非细胞质一侧位于非细胞质一侧三、膜的结构模型三、膜的结构模型 v1972年年S.J.Singer和和G.Nicolson 的流动镶嵌模型的流动镶嵌模型流动镶嵌模型的要点流动镶嵌模型的要点v连续主体为极性脂质连续主体为极性脂质双分子层双分子层v在细胞正常温度下具有在细胞正常温度下具有流动性流动性v内嵌蛋白内嵌蛋白“溶于溶于”双分子层中心疏水内部，双分子层中心疏水内部，可侧可侧向移动、旋转，但不能翻滚向移动、旋转，但不能翻滚v外周蛋白与双分子层的极性头相连，可自由移动外周蛋白与双分子层的极性头相连，可自由移动v生物膜中各种化学成分的分布是高度生物膜中各种化学成分的分布是高度不对称不对称的的 四、生物膜的功能四、生物膜的功能v保护作用保护作用v物质传递物质传递v能量转换能量转换v细胞的识别和信息传递细胞的识别和信息传递 1、转运功能、转运功能v细细胞胞或或细细胞胞器器需需要要经经常常与与外外界界进进行行物物质质交交换换以以维维持持其其正正常的功能。常的功能。v细细胞胞或或细细胞胞器器通通过过生生物物膜膜，从从膜膜外外选选择择性性地地吸吸收收养养料料，同同时时排排出出不不需需要要的的物质。物质。v在在物物质质跨跨膜膜转转运运过过程程中中，细细胞胞膜膜起起着着重要的调控作用。重要的调控作用。1）简单扩散）简单扩散v物物质质从从高高浓浓度度的的一一侧侧，通通过过膜膜转转运运到到低低浓浓度度的的另另一一侧侧，即即沿沿着着浓浓度度梯梯度度（膜膜两两边边的的浓浓度度差差）的的方方向向跨跨膜转运的过程。膜转运的过程。v这这类类转转运运是是通通过过被被转转运运物物质质本本身身的的扩扩散散作作用用进进行行的的，是是一一个个不不需需要要外外加加能能量量的的自自发发过过程程，也也不不需需要要膜膜蛋蛋白的协助。白的协助。v水、酒精、氧、尿素、丙酮等水、酒精、氧、尿素、丙酮等2）协助扩散）协助扩散v沿浓度梯度跨膜，不需要能量沿浓度梯度跨膜，不需要能量v需要特异的膜蛋白协助以提高速率和特异性需要特异的膜蛋白协助以提高速率和特异性v如葡萄糖分子穿越红细胞膜如葡萄糖分子穿越红细胞膜通透系数通透系数10-7cm/s（简单），（简单），10-2cm/s（协助）（协助）Km：D-G（1.5mmol/L），），L-G（3000mmol/L）膜转运蛋白膜转运蛋白v载体蛋白载体蛋白v通道蛋白通道蛋白形成亲水通道，允许一定大小和电荷的离子通形成亲水通道，允许一定大小和电荷的离子通过（离子通道）过（离子通道）有选择性，有开关有选择性，有开关在神经元和肌细胞冲动传递中起重要作用，如在神经元和肌细胞冲动传递中起重要作用，如含羞草的闭叶反应含羞草的闭叶反应3）主动运输）主动运输v主主动动转转运运是是在在外外加加能能量量驱驱动动下下进进行行的的物物质质跨跨膜膜转转运过程，从低浓度到高浓度。运过程，从低浓度到高浓度。v主主动动转转运运的的物物质质，可可以以是是离离子子、小小分分子子化化合合物物，也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白或酶等。也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白或酶等。v这一过程一般都与这一过程一般都与ATP的释能反应相偶联。的释能反应相偶联。特异蛋白特异蛋白v红细胞中钠离子浓度为红细胞中钠离子浓度为25mmol/L，钾离子浓度为，钾离子浓度为150mmol/L;v血浆中钠离子浓度为血浆中钠离子浓度为145mmol/L，钾离子浓度为，钾离子浓度为5mmol/L;细细胞胞内内侧侧：-亚亚基基与与Na+结结合合促促进进ATP水水解解，天天门门冬冬氨氨酸酸残残基基磷磷酸酸化化导导致亚基构象发生变化，将致亚基构象发生变化，将Na+运出细胞；运出细胞；细细胞胞外外侧侧：-亚亚基基与与K+结结合合，发发生生去去磷磷酸酸化化，导导致致亚亚基基构构象象恢恢复复，将将K+运入细胞；运入细胞；每次循环消耗一分子每次循环消耗一分子ATP，转运三个，转运三个Na+和两个和两个K+；钠钾离子泵钠钾离子泵2、能量转换、能量转换v氧氧化化磷磷酸酸化化（呼呼吸吸作作用用）：通通过过生生物物氧氧化化作作用用，将将食食物分子中存储的化学能转变成生物能。物分子中存储的化学能转变成生物能。v真真核核细细胞胞的的氧氧化化磷磷酸酸化化主主要要在在线线粒粒体体膜膜上上进进行行；原原核核细胞的氧化磷酸化则是在细胞质膜上进行。细胞的氧化磷酸化则是在细胞质膜上进行。v光光合合磷磷酸酸化化（光光合合作作用用）：将将光光能能（主主要要是是太太阳阳能能）转转换换成成ATP的的高高能能磷磷酸酸键键。再再利利用用ATP的的能能量量合合成成糖糖类物质。类物质。v光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行。本章总结本章总结l脂类的种类脂类的种类l三酰甘油三酰甘油 甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸l油脂的理化性质油脂的理化性质l磷脂磷脂 甘油磷脂、鞘磷脂甘油磷脂、鞘磷脂l固醇和类固醇固醇和类固醇v生物膜结构及功能生物膜结构及功能完毕！完毕！