脂类与生物膜优秀PPT.ppt

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1、第三章 脂类和生物膜化学Lipid and Membranen概述概述n油脂的结构和性质油脂的结构和性质n磷脂和固醇类磷脂和固醇类n生物膜生物膜本章要求本章要求n了解脂类的概念、分类和特点，熟悉脂类的生了解脂类的概念、分类和特点，熟悉脂类的生理功能；理功能；n驾驭脂类的结构组成，熟悉油脂的性质；驾驭脂类的结构组成，熟悉油脂的性质；n驾驭生物膜的组成和结构；驾驭生物膜的组成和结构；n驾驭生物膜的功能，熟悉生物膜的特性。驾驭生物膜的功能，熟悉生物膜的特性。第一节第一节 概述概述一、脂质的概念一、脂质的概念1.定义定义脂质是醇与酸缩合的产物。脂质是醇与酸缩合的产物。脂类脂类(lipids)是由脂肪酸

2、和醇作用生成的酯及其衍是由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物。生物。2.特点特点：通常是水不溶性化合物，而溶于乙醚、三氯：通常是水不溶性化合物，而溶于乙醚、三氯甲烷等有机溶剂。甲烷等有机溶剂。二、脂类的分类：单纯脂和复合脂二、脂类的分类：单纯脂和复合脂1.单纯脂单纯脂仅含脂肪酸和醇仅含脂肪酸和醇2.复合脂复合脂含有多种成分，如糖、磷酸和蛋白等。含有多种成分，如糖、磷酸和蛋白等。三、脂类的生理功能三、脂类的生理功能1.1.结构组分结构组分磷脂是生物膜的主要成分磷脂是生物膜的主要成分两亲性物质，可降低表面张力。两亲性物质，可降低表面张力。与生物膜的松软性、选择透性及高电阻性有关。与生物膜的松软性、选

3、择透性及高电阻性有关。三、脂类的生理功能三、脂类的生理功能2.储存能源储存能源脂质是机体的储存燃料脂质是机体的储存燃料大部分能量转变成脂肪并在适宜的组织中积累。大部分能量转变成脂肪并在适宜的组织中积累。3.溶剂溶剂作为一些活性物质的溶剂作为一些活性物质的溶剂脂溶性维生素脂溶性维生素4.保温顺爱护保温顺爱护作为润滑剂和防寒剂作为润滑剂和防寒剂机体和组织器官表面脂质起到润滑剂的作用，防机体和组织器官表面脂质起到润滑剂的作用，防止机械损伤，防止热量散失。止机械损伤，防止热量散失。5.其他其他参与机体代谢调整，如激素。参与机体代谢调整，如激素。其次节其次节 油脂的结构和性质油脂的结构和性质一、油脂的结

4、构一、油脂的结构1.结构结构三酰甘油是甘油的脂肪酸酯三酰甘油是甘油的脂肪酸酯 甘油甘油 脂肪酸脂肪酸O=O=CH2O CR1R2COCHCH2O CR3O=甘甘 油油 三三 酯酯脂肪 脂肪是脂肪酸的甘油三元酯，脂肪是脂肪酸的甘油三元酯，称三酰甘油称三酰甘油(triglyceride)或或中性脂肪中性脂肪(neutral fats)。Rl、R2、R3相同，为单纯甘相同，为单纯甘油酯；油酯；Rl、R2、R3有不同者，有不同者，称为混合甘油酯。称为混合甘油酯。1-1-硬脂酰硬脂酰,2-,2-亚油酰亚油酰,3-,3-棕榈酰棕榈酰-甘油甘油2.脂肪酸脂肪酸一元羧酸一元羧酸脂肪酸的表示法脂肪酸的表示法 常

5、用常用简写法简写法，写出碳原子的数目，再标明双键的数目，写出碳原子的数目，再标明双键的数目和位置。和位置。如软脂酸可写成如软脂酸可写成16：0，表明软脂酸为具有，表明软脂酸为具有16个个C的的饱和脂肪酸；饱和脂肪酸；油酸写成油酸写成18：1(9)或或18：1 9，表示油酸具有，表示油酸具有18个个C，并在第并在第9位位C和第和第10位位C之间有一个双键；之间有一个双键；亚油酸可写为亚油酸可写为18：2 9,12，表示该脂肪酸为具有，表示该脂肪酸为具有18个个C，且在第，且在第910、1213碳原子之间各有一个双键的碳原子之间各有一个双键的脂肪酸。脂肪酸。必需脂肪酸（必需脂肪酸（essentia

6、l fatty acid）必需脂肪酸是哺乳动物生长所必需的、而体内又必需脂肪酸是哺乳动物生长所必需的、而体内又不能合成的脂肪酸必需从食物中获得不能合成的脂肪酸必需从食物中获得。如亚油酸。如亚油酸和和-亚麻酸。亚麻酸。植物能够合成亚油酸和植物能够合成亚油酸和-亚麻酸，所以植物是亚麻酸，所以植物是这些脂肪酸的最初来源。这些脂肪酸的最初来源。n 脂肪的存在形式脂肪的存在形式不饱和脂肪酸的加成反应不饱和脂肪酸的加成反应n与与氢或卤素起加成氢或卤素起加成反应，生成饱和脂肪酸。反应，生成饱和脂肪酸。n可用于推断油脂中脂肪酸的可用于推断油脂中脂肪酸的不饱和程度不饱和程度，用碘值，用碘值表示。表示。n碘值碘值

7、：指在油脂的卤化作用中，：指在油脂的卤化作用中，100g油脂与碘作油脂与碘作用所需碘的质量（用所需碘的质量（g），用下式计算：），用下式计算：碘值碘值=cV 127/1000m 100nV为滴定用硫代硫酸钠的体积，为滴定用硫代硫酸钠的体积，mL；c为硫代硫酸钠的浓度，为硫代硫酸钠的浓度，mol/L；127为碘相对原子质量；为碘相对原子质量；m为样品油脂质量，为样品油脂质量，g。二、油脂的性质二、油脂的性质n1.溶解性溶解性三酰甘油不溶于水三酰甘油不溶于水n可溶于非极性溶剂。可溶于非极性溶剂。n2.皂化作用皂化作用脂肪酸水解生成肥皂脂肪酸水解生成肥皂nC3H5(OCOR)3+3H2O 3RCOO

8、H+C3H5(OH)3n RCOOH+NaOH RCOONa+H2On皂化值皂化值：完全皂化：完全皂化1g油脂所需氢氧化钾的质量油脂所需氢氧化钾的质量(mg)皂化值皂化值=56.1Vc/mnV为滴定用为滴定用HCl体积体积,mL；c为为HCl的浓度；的浓度；56.1为为KOH的相对分子质量；的相对分子质量；m为测定所用油脂质量。为测定所用油脂质量。二、油脂的性质二、油脂的性质n皂化值的大小可以推知脂肪中所含脂肪酸的平均皂化值的大小可以推知脂肪中所含脂肪酸的平均相对分子质量。相对分子质量。n5g三酰甘油须要三酰甘油须要0.5mol/L KOH 36.0mL才能使之才能使之完全水解并将其脂肪酸转变

9、为肥皂。试计算样品完全水解并将其脂肪酸转变为肥皂。试计算样品中脂肪酸的平均相对分子质量。中脂肪酸的平均相对分子质量。n皂化值皂化值=0.53656/5=201.6mgn三酰甘油平均相对分子质量三酰甘油平均相对分子质量=3561000/201.6=833.3 n脂肪酸的平均相对分子质量脂肪酸的平均相对分子质量:（833-38）/3=265二、油脂的性质二、油脂的性质n3.乳化作用乳化作用用于肥皂去污用于肥皂去污n乳化剂是一种表面活性物质，降低水和乳化剂是一种表面活性物质，降低水和油两相交界处的界面张力。油两相交界处的界面张力。n肥皂去污就是把衣物上的油污变成细小肥皂去污就是把衣物上的油污变成细小

10、颗粒使之匀整地分散在水中。颗粒使之匀整地分散在水中。二、油脂的性质二、油脂的性质n4.4.自动氧化自动氧化脂肪的自动氧化及其防止脂肪的自动氧化及其防止n油脂在空气中暴露过久，就会产生一种难闻的臭油脂在空气中暴露过久，就会产生一种难闻的臭味，称为味，称为油脂的酸败油脂的酸败。n由油脂的由油脂的自动氧化或微生物作用自动氧化或微生物作用造成的。造成的。n酸败的化学本质酸败的化学本质：不饱和脂肪酸的：不饱和脂肪酸的双键双键在氧的氧在氧的氧化作用下成为过氧化物，过氧化物分解生成有臭化作用下成为过氧化物，过氧化物分解生成有臭味的低级醛、酮、羧酸和醛或酮的衍生物。味的低级醛、酮、羧酸和醛或酮的衍生物。n霉菌

11、或脂酶霉菌或脂酶将油脂水解成低级脂肪酸，再经过将油脂水解成低级脂肪酸，再经过-氧化过程生成氧化过程生成-酮酸，脱羧生成低级酮类物质。酮酸，脱羧生成低级酮类物质。二、油脂的性质二、油脂的性质n加速油脂自动氧化的因素：光、热、潮湿、金属加速油脂自动氧化的因素：光、热、潮湿、金属离子等。离子等。n油脂贮存过程应留意保持低温、干燥、避光，并油脂贮存过程应留意保持低温、干燥、避光，并防止微生物的作用。防止微生物的作用。n酸败程度以酸值表示。酸败程度以酸值表示。n酸值：指中和酸值：指中和1g油脂中的游离脂肪酸所须要的油脂中的游离脂肪酸所须要的KOH的质量（的质量（mg）。）。n脂肪的酸价脂肪的酸价=cV5

12、6.1/mn酸败程度越高，酸值越大。酸败程度越高，酸值越大。储存脂（中性脂）膜脂（极性脂）甘油三酯 甘油磷脂 鞘磷脂 鞘糖脂胆碱胆碱n一、磷脂一、磷脂第三节第三节 磷脂和固醇类磷脂和固醇类1.1.甘油磷脂甘油磷脂磷脂酸的衍生物磷脂酸的衍生物n磷脂酸为磷脂的母体结构，其结构为磷脂酸为磷脂的母体结构，其结构为1,2-二二脂酰脂酰-3-磷酰甘油。磷酰甘油。n最常见的甘油磷脂最常见的甘油磷脂：磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱（卵磷脂）（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。n动物心、脑、肾、肝及禽蛋蛋黄中含量丰动物心、脑、肾、肝及禽蛋蛋黄中含量丰富。富。n磷脂磷脂磷脂酸磷脂酸卵磷脂卵磷脂脑磷

13、脂脑磷脂磷脂酰甘油磷脂酰甘油丝氨酸磷脂丝氨酸磷脂肌醇磷脂肌醇磷脂心磷脂心磷脂卵磷脂n白色蜡状物，溶于乙醚和乙醇。白色蜡状物，溶于乙醚和乙醇。2.鞘磷脂鞘磷脂鞘氨醇衍生物鞘氨醇衍生物n存在于神经组织和脑内，动植物细胞膜的重要组分。存在于神经组织和脑内，动植物细胞膜的重要组分。n鞘磷脂是神经酰胺与磷酸胆碱形成的磷酸二酯。鞘磷脂是神经酰胺与磷酸胆碱形成的磷酸二酯。n维持细胞膜的结构，调整生长因子受体和超细胞基维持细胞膜的结构，调整生长因子受体和超细胞基质蛋白的活动，并为一些微生物、微生物毒素、病质蛋白的活动，并为一些微生物、微生物毒素、病毒供应结合位点。毒供应结合位点。n胞外药物可通过激活鞘磷脂酶从

14、而水解鞘磷脂，释胞外药物可通过激活鞘磷脂酶从而水解鞘磷脂，释放神经酰胺。放神经酰胺。鞘磷脂二、固醇类二、固醇类n环戊烷多氢菲的衍生物。环戊烷多氢菲是菲环戊烷多氢菲的衍生物。环戊烷多氢菲是菲的饱和环与环戊烷结合的稠环化合物。的饱和环与环戊烷结合的稠环化合物。n甾醇或固醇类物质的甾醇或固醇类物质的结构通式结构通式：胆固醇胆固醇二、固醇类二、固醇类n1.胆固醇胆固醇甾体活性物质前体甾体活性物质前体n存在于动物细胞和组织中，属两性分子。存在于动物细胞和组织中，属两性分子。n胆固醇与长链脂肪酸形成的胆固醇酯是血浆蛋白及胆固醇与长链脂肪酸形成的胆固醇酯是血浆蛋白及细胞外膜的重要组分。细胞外膜的重要组分。n

15、参与神经兴奋传导、脂类代谢，也是一些类固醇物参与神经兴奋传导、脂类代谢，也是一些类固醇物质的前体物质；质的前体物质；n测定：与毛地黄糖苷结合生成沉淀；测定：与毛地黄糖苷结合生成沉淀；n三氯甲烷溶液中与乙酸酐、浓硫酸作用呈蓝绿色，三氯甲烷溶液中与乙酸酐、浓硫酸作用呈蓝绿色，与浓硫酸混合呈蓝紫色。与浓硫酸混合呈蓝紫色。2.胆酸及胆汁酸胆酸及胆汁酸n胆汁中的重要成分是胆酸及其衍生物。胆汁中的重要成分是胆酸及其衍生物。n胆汁中，胆酸与甘氨酸或牛磺酸结合成甘氨胆酸胆汁中，胆酸与甘氨酸或牛磺酸结合成甘氨胆酸或牛磺胆酸，称为胆汁酸，并以钠盐形式存在。或牛磺胆酸，称为胆汁酸，并以钠盐形式存在。n胆汁酸盐为水溶

16、性，为表面活性物质，可将脂肪、胆汁酸盐为水溶性，为表面活性物质，可将脂肪、胆固醇和脂溶性维生素乳化，促进吸取，还可激胆固醇和脂溶性维生素乳化，促进吸取，还可激活脂肪酶。活脂肪酶。胆酸胆酸3.酵母固醇酵母固醇麦角固醇可转变成麦角固醇可转变成VD2n某些植物、酵母和麦角菌等微生物中含有麦角固某些植物、酵母和麦角菌等微生物中含有麦角固醇。醇。n阳光和紫外线的照射可使阳光和紫外线的照射可使B环开裂生成维生素环开裂生成维生素D2。第四节第四节 生物膜生物膜生物膜是细胞质膜生物膜是细胞质膜(cytomembrane)和细胞内膜系和细胞内膜系统统(endomembrane system)的总称。的总称。生物

17、膜由极性脂和蛋白质组成。生物膜由极性脂和蛋白质组成。不仅是维持细胞内环境相对稳定的有高度选择性不仅是维持细胞内环境相对稳定的有高度选择性的半透性屏障，而且干脆参与物质转运、能量转的半透性屏障，而且干脆参与物质转运、能量转换、信息传递、细胞识别等重要的生命活动。换、信息传递、细胞识别等重要的生命活动。第四节 生物膜一、生物膜的组成及结构模型一、生物膜的组成及结构模型细胞膜和各种细胞器膜统称为生物膜。细胞膜和各种细胞器膜统称为生物膜。1.膜成分：含有脂质和蛋白质（膜成分：含有脂质和蛋白质（4060%）。）。膜蛋白：依据膜蛋白分别难易及与脂质结合的坚膜蛋白：依据膜蛋白分别难易及与脂质结合的坚固程度，

18、分为两类：固程度，分为两类：外周膜蛋白：水溶性，靠离子键或其他弱键与膜外周膜蛋白：水溶性，靠离子键或其他弱键与膜表面的蛋白质分子或脂质结合。表面的蛋白质分子或脂质结合。分别方法：变更离子强度、提高温度。分别方法：变更离子强度、提高温度。第四节 生物膜n整合膜蛋白：占整合膜蛋白：占70%，与脂质结合紧密。，与脂质结合紧密。n分别方法：加入去垢剂或伸展剂使膜崩解。分别方法：加入去垢剂或伸展剂使膜崩解。n脂质是构成生物膜最基本的结构物质。脂质是构成生物膜最基本的结构物质。n组成膜的脂质包括：组成膜的脂质包括：n磷脂：主要成分磷脂：主要成分n胆固醇胆固醇n糖脂：以脑苷脂为主。糖脂：以脑苷脂为主。磷脂磷

19、脂 磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂。磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂包括甘油磷脂包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇和心磷脂。磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇和心磷脂。组成生物膜的磷脂分子的组成生物膜的磷脂分子的主要特征主要特征：具有具有1个亲水头部和个亲水头部和2个疏水尾部；个疏水尾部；有饱和脂肪酸和有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸。含有亲水性的磷酸含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性的脂酯基和亲脂性的脂肪酸链，是两亲性肪酸链，是两亲性分子。分子。极性脂在多水介质中自发地形成闭合的极性脂在多水介质中自发地形成闭合的双分子层双分子层，头部向着两侧的多水介质，尾部

20、形成双分子层中间头部向着两侧的多水介质，尾部形成双分子层中间的疏水区，成为亲水物质的扩散屏障。的疏水区，成为亲水物质的扩散屏障。胆固醇胆固醇 真核细胞膜含有胆固醇，动物细胞膜比植物含有较真核细胞膜含有胆固醇，动物细胞膜比植物含有较多的固醇。多的固醇。高等植物细胞膜的固醇主要是谷甾醇和豆甾醇。高等植物细胞膜的固醇主要是谷甾醇和豆甾醇。动物细胞膜中最多的固醇为胆固醇。动物细胞膜中最多的固醇为胆固醇。磷脂和糖脂是构成脂质双分子层的物质，胆固醇在磷脂和糖脂是构成脂质双分子层的物质，胆固醇在调整膜的流淌性、增加膜的稳定性以及降低水溶性调整膜的流淌性、增加膜的稳定性以及降低水溶性物质的通透性等方面都起着重

21、要作用。物质的通透性等方面都起着重要作用。2.膜结构膜结构液态镶嵌模型液态镶嵌模型1972年，年，Singer S.J.等人提出。等人提出。将膜描述为是由蛋白质在黏滞的流体状脂质双分子层将膜描述为是由蛋白质在黏滞的流体状脂质双分子层中所形成的镶嵌物。中所形成的镶嵌物。模型要点：模型要点：磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构，具有确定磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构，具有确定的流淌性；的流淌性；蛋白质分子以不同方式镶嵌在双分子层中，膜蛋白蛋白质分子以不同方式镶嵌在双分子层中，膜蛋白可以侧向运动，但不能翻转滚动。可以侧向运动，但不能翻转滚动。膜蛋白与膜脂、膜蛋白之间及其与膜两侧大分子间膜蛋白与膜脂

22、、膜蛋白之间及其与膜两侧大分子间的困难相互作用限制了膜的流淌性。的困难相互作用限制了膜的流淌性。生物膜结构生物膜结构糖蛋白的寡糖链糖蛋白的寡糖链整合蛋白整合蛋白外周蛋白外周蛋白糖脂糖脂外周蛋白外周蛋白二、生物膜的特性二、生物膜的特性n1.膜的流淌性膜的流淌性n主要指脂质分子的侧向运动。主要指脂质分子的侧向运动。n生物膜的流淌性很大程度上取决于膜的磷脂分子中生物膜的流淌性很大程度上取决于膜的磷脂分子中不饱和脂肪酸的含量及碳链长度。不饱和程度越高，不饱和脂肪酸的含量及碳链长度。不饱和程度越高，脂肪酸链越短，膜的流淌性越大。脂肪酸链越短，膜的流淌性越大。n与温度和胆固醇含量也有关。与温度和胆固醇含量

23、也有关。n胆固醇的含量增加会降低膜的流淌性。胆固醇的含量增加会降低膜的流淌性。n膜蛋白的运动主要包括旋转运动和侧向扩散运动。膜蛋白的运动主要包括旋转运动和侧向扩散运动。二、生物膜的特性二、生物膜的特性侧向扩散侧向扩散 旋转运动旋转运动 摇摆运动摇摆运动 伸缩震荡伸缩震荡 翻转运动翻转运动 旋转异构旋转异构n脂质分子的运动方式脂质分子的运动方式二、生物膜的特性二、生物膜的特性n2.膜的不对称性膜的不对称性n膜脂、膜蛋白分布的不对称性，进而表现为生膜脂、膜蛋白分布的不对称性，进而表现为生物膜不同部位具有物膜不同部位具有功能上的不对称性功能上的不对称性。n膜脂双分子层中，外层以磷脂酰胆碱为主，内膜脂

24、双分子层中，外层以磷脂酰胆碱为主，内层以磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺为主，不饱层以磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺为主，不饱和脂肪酸主要位于外层；和脂肪酸主要位于外层；n膜蛋白的不对称性表现为膜脂内外两层所含外膜蛋白的不对称性表现为膜脂内外两层所含外周蛋白种类及数量的不同。周蛋白种类及数量的不同。n3.选择性渗透作用选择性渗透作用三、生物膜的功能三、生物膜的功能n1.物质转运：物质转运：n吸取养料，排出不须要的物质。吸取养料，排出不须要的物质。n简洁扩散：高浓度简洁扩散：高浓度 低浓度；依靠膜两侧浓度差低浓度；依靠膜两侧浓度差和分子大小。和分子大小。n帮助扩散：高浓度帮助扩散：高浓度 低浓度，有特异膜

25、蛋白帮助；低浓度，有特异膜蛋白帮助；载体蛋白和通道蛋白。载体蛋白和通道蛋白。n主动运输：逆浓度梯度与电化学梯度主动运输：逆浓度梯度与电化学梯度+耗能耗能+膜膜蛋白。蛋白。单向转运单向转运同向同向协同协同反向协同反向协同钠钾泵钠钾泵三、生物膜的功能三、生物膜的功能n2.信息传递：信息传递：n细胞膜上有接受信息的专一性受体，识别和接细胞膜上有接受信息的专一性受体，识别和接受各种特殊信息，包括神经递质、激素等。受各种特殊信息，包括神经递质、激素等。n3.能量转换能量转换线粒体线粒体n包括氧化磷酸化和光合磷酸化。包括氧化磷酸化和光合磷酸化。n4.免疫功能免疫功能识别外源物质识别外源物质n吞噬细胞和淋巴细胞；细胞的免疫性是由于膜吞噬细胞和淋巴细胞；细胞的免疫性是由于膜上有专一性抗原受体。上有专一性抗原受体。内吞作用内吞作用胰岛素的作用胰岛素的作用氧化磷酸化氧化磷酸化吞噬作用吞噬作用脂质体（脂质体（liposome）n脂质体可用于转基因或制备的药物，它可以脂质体可用于转基因或制备的药物，它可以与细胞膜融合，将药物送入细胞内部。与细胞膜融合，将药物送入细胞内部。本章小结本章小结n脂类的结构组成和油脂的性质；脂类的结构组成和油脂的性质；n生生物膜的组成和结构；物膜的组成和结构；n生物膜的功能和特性。生物膜的功能和特性。