8脂质和生物膜qtf.pptx

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1、脂质的概念脂质的概念脂质脂质(lipid，脂类，脂类/类脂类脂)是一类低溶于水而溶于是一类低溶于水而溶于非极性溶剂的生物有机分子非极性溶剂的生物有机分子1.一般不溶于水，而溶于脂溶剂2.大部分为脂肪酸和醇所构成的酯及其衍生物3.可以作为生物体的结构物质或能量物质等基本特征：基本特征：元素组成：元素组成：C、H、O，有的还含有N、P、S等 脂质和生物膜脂质和生物膜按脂质化学结构分类按脂质化学结构分类单纯脂质：单纯脂质：由脂肪酸和醇形成的脂，如油脂(脂肪 和油)、蜡复合脂质：复合脂质：除上述物质之外还有其他物质，如磷 脂、糖脂、脂蛋白等异戊二烯系脂质：异戊二烯系脂质：萜类(天然色素、香精油)，固醇

2、 类(胆酸、性激素、肾上腺皮质激素)衍生脂质：衍生脂质：如脂肪酸的衍生物前列腺素，维生素 A、D、E、K等按脂质的皂化性质分类按脂质的皂化性质分类(被碱水解产生皂被碱水解产生皂/脂肪酸盐脂肪酸盐)可皂化脂质可皂化脂质(含有脂肪酸含有脂肪酸)：一、中性脂肪：甘油一脂，甘油三脂等 二、磷脂类：甘油磷脂和鞘磷脂 三、蜡：长链脂肪酸与长链醇形成的脂非皂化脂质非皂化脂质(不含脂肪酸不含脂肪酸)：一、萜类（异戊二稀的衍生物）二、类固醇类（环戊烷多氢菲的衍生物）三、前列腺素（20碳不饱和脂肪酸的衍生物）按脂质生物学功能分类按脂质生物学功能分类贮存脂质：贮存脂质：提供能量，如三酰甘油和蜡提供能量，如三酰甘油和

3、蜡 1g 油脂油脂 37 kJ，1g 糖糖/蛋白蛋白 17 kJ，油脂作为贮存燃料的优点是不必携带像贮存多糖那样的结合水；正常人贮存的脂肪(1520kg)可以提供一个月的能量需要，而糖原提供的能量不够一天的需要。动物皮下贮存的脂肪还可作为抗低温的绝缘层(如极地温血动物)；皮下、肠系膜脂肪组织还起防震的填充物作用。海洋浮游生物中蜡是代谢燃料的主要贮存形式；脊椎动物的皮肤腺分泌蜡来保护毛发和皮肤，使之柔韧润滑并防水；植物叶片覆盖一层蜡以防寄生物侵袭和水分的过度蒸发结构脂质：结构脂质：构成生物膜的骨架构成生物膜的骨架 细胞的外周膜、核膜和各种细胞器的膜由磷脂类构成双分子层，分为亲水部分(极性头)和疏

4、水部分(非极性尾)；脂双层具有屏障作用，使膜两侧的亲水物质不能自由通过，对维持细胞正常的结构和功能具有重要的意义活性脂质：活性脂质：具有专一的重要生物活性具有专一的重要生物活性 包括很多类固醇(如雄性激素、雌性激素、肾上腺皮质激素)，萜类(如脂溶性的维生素和各种光合色素)和其他活性脂质分子(辅酶、电子载体、糖基载体、细胞信号等)是碳及能量的主要储存形式生物膜的组分作为缓冲屏障以防止热、电及机械冲击保护机体表面以防止感染及水分的过度丢失为脂溶性物质提供溶剂，促进吸收脂溶性物质的吸收是其他重要生理活性物质的前体参与细胞识别，是与免疫有关的细胞表面物质脂质的生物功能脂质的生物功能脂肪酸脂肪酸(fat

5、ty acid,FA)由一条长的烃链(“尾”)和一个末端羧基(“头”)组成的羧酸脂肪酸的概念：脂肪酸的概念：脂肪酸的特点：脂肪酸的特点：烃链多数是线行的，分支或含环的较少 烃链可以是饱和的，或者含有一个/多个双键 不同脂肪酸的区别在于烃链的长度、双键的数目和位置 脂肪酸的表示必须包括碳原子数、双键的数目、位置和 构型脂肪酸脂肪酸的命名的命名可分为通俗名和系统名：可分为通俗名和系统名：例：硬脂酸(n-十八酸)，油酸(十八碳-9-烯酸(顺)简写符号：简写符号：m:总碳原子数，n:双键数目，l：双键位置，数字是双键键合的两个碳原子的号码(从羧基端开始计数)中较低者，并在号码后用c(cis,顺式)和t

6、(trans,反式)标明双键的构型m:n l c/t例：例：硬脂酸：18:0，油酸:18:19c，亚油酸:18:29c,12c 软脂酸(棕榈酸)：16:0，棕榈油酸：16:19c 脂肪酸的骨架碳原子数目几乎都是偶数(以二碳单位乙酰CoA从头合成)奇数碳原子的脂肪酸在陆地生物中含量较少，但在某些海洋生物中有相当数量存在 天然脂肪酸碳骨架的长度为436个碳原子，多数为1224个碳，最常见的为16和18碳，如硬脂酸(18)、软脂酸(16)和油酸(18)，低于14碳的脂肪酸主要存在于乳脂中动物脂肪酸结构比较简单，双键数目一般为14个，少数多达6个；细菌脂肪酸绝大多数是饱和的，有些含有分支的甲基等其他基

7、团；植物中不饱和脂肪酸的含量较丰富，除含烯键外，还可含炔键、羟基、酮基、环氧基或环戊烯基等天然脂肪酸天然脂肪酸的特点的特点天然脂肪酸天然脂肪酸的特点的特点 大多数单不饱和脂肪酸中双键的位置在C9和C10之间(9)多不饱和脂肪酸中通常一个双键位于9，其余双键位于和 烃链的末端甲基之间，如12，15 分子中双键排列形式多属于非共轭体系，或称为1,4-戊二 烯结构，少数属于共轭体系 非共轭体系中两个双键之间的亚甲基可以直接发生化学 反应，形成自由基；共轭双键系统很活泼，因此含该系 统的脂肪酸很容易发生聚合作用。天然脂肪酸中的双键多为顺式构型脂肪酸脂肪酸的空间构象的空间构象 饱和脂肪酸中烃链的柔性很大

8、，能以多种构象形式存在 不饱和脂肪酸由于双键不能自由旋转，出现一个或多个结节(kink)顺式不饱和脂肪酸与某些催化剂一起加热能够变为反式例：油酸在亚硝酸存在下可以转变为反油酸例：油酸在亚硝酸存在下可以转变为反油酸脂肪酸脂肪酸的物理性质的物理性质 脂肪酸的脂肪酸的溶解度溶解度：烃链越长，溶解度越低：烃链越长，溶解度越低 例：己酸(6:0)9.7mg/g，月桂酸(12:0)0.055mg/g，硬脂酸(18:0)0.003mg/g，葡萄糖830mg/g 短链脂肪酸(少于10碳)略能溶于水(羧基是极性)脂肪酸的脂肪酸的熔点熔点：与烃链长度和不饱和程度有关：与烃链长度和不饱和程度有关 例：室温下12:0

9、到24:0饱和脂肪酸为蜡状固体，同样链长的不饱和脂肪酸为油状液体 双键越多，熔点越低；顺式异构体的熔点比反式异构体低脂肪酸脂肪酸的物理性质的物理性质 脂肪酸盐与乳化作用：双亲化合物 离子型的去污剂，能降低油滴的表面张力 例如:Triton X-100和辛基葡糖苷在高于临界微团浓度(cmc)时能使生物膜溶解，形成以去污剂为主并掺有膜脂膜蛋白的混合微团；低于临界微团浓度时一般不引起蛋白变性，不形成微团，但能从膜中溶解膜蛋白，有利于膜蛋白的分离 必需脂肪酸：亚油酸(18:29c,12c)和亚麻酸(18:39c,12c,15c)人体及哺乳动物能合成脂肪酸，但不能向脂肪酸引入超过9的双键 亚油酸：属于-

10、6家族，在哺乳类体内转变为-亚麻酸，并继而延长为花生四烯酸，后者是维持细胞膜的结构和功能所必需的，也是合成生理活性脂质-类二十碳烷化合物的前体 亚麻酸：属于-3家族，由膳食补充亚麻酸时，人体能够合成-3系列中的20碳和22碳成员：二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，DHA在视网膜和大脑皮层中比较活跃，大脑中的DHA一半在出生前积累，一半在出生后积累必需多不饱和脂肪酸必需多不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸(PUFA)的功能的功能 多不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸(PUFA)的补充的补充三酰甘油三酰甘油(甘油三酯甘油三酯)固、液态的酰基甘油统称为油脂，常温下呈液态的称为油(oi

11、l)，呈固态的称为脂(fat)，也称为中性脂(neutral fat)或真脂(true fat)三酰甘油的化学结构三酰甘油的化学结构 碳原子是手性原中心碳原子是手性原中心甘油三酯的物理性质甘油三酯的物理性质颜色和气味：颜色和气味：纯油脂是无色、无味的粘稠液体或蜡状固体，天然油脂的颜色来自其中的色素物质(如类胡罗卜素)，气味少数来自挥发性的短链脂肪酸，一般是由非油脂成分引起密度和溶解度：密度和溶解度：密度均小于1(0.910.94)，不溶于水，易溶于脂溶剂，能被乳化剂如胆汁酸盐所乳化，有利于脂肪的吸收和消化熔点熔点:因为多属于混合物，没有明确的熔点，只有一个大致的范围，大小与脂肪酸的组成有关，随

12、不饱和脂肪酸和低分子量脂肪酸的比例增高而降低甘油三酯的化学性质甘油三酯的化学性质水解与皂化水解与皂化 如果在碱溶液中水解，产物之一是脂肪酸的盐类(如钠、钾盐)，俗称皂；油脂的碱水解作用称为皂化作用(saponification)皂化值皂化值 皂化1克油脂所需要的KOH的毫克数，又称为皂化价，皂化值是甘油三酯中脂肪酸平均链长即甘油三酯(TG)平均相对分子质量的量度 56是是KOH的分子量，中和的分子量，中和1mol TG需要需要3mol KOH氢化和卤化氢化和卤化 油脂分子中的不饱和脂肪酸可与氢或卤素起加成反应碘值碘值(价价)100克油脂卤化时所需要吸收碘的克数，碘值表示油脂的不饱和程度大小乙酰

13、化乙酰化 含羟脂肪酸的油脂与乙酰酸酐或其他酰化剂作用形成乙酰化油脂或其他酰化油脂乙酰值乙酰值(价价)中和从1g乙酰化产物中释放的乙酸所需要的KOH的毫克数，表示油脂的羟基化程度氧化与酸败氧化与酸败 油脂天然油脂长时间暴露在空气中会产生难闻的气味，这种现象称为酸败(rancidity)，其原因是分子中的不饱成分可以在空气中自动氧化，产生过氧化物并进而降解成挥发性醛、酮、酸的复杂混合物(氧化性酸败)。此外光、热和微生物也能把油脂分解为游离的脂肪酸和甘油，脂肪酸再经过系列的酶促反应也会生成醛、酮的混合物(水解性酸败)酸值酸值(价价)中和1g油脂中的游离脂肪酸所需要的KOH的毫克数油脂的保存油脂的保存

14、 加入合成的抗氧化剂如丁化羟基苯甲醚(BHA)或者 天然的抗氧化剂如-生育酚、-胡萝卜素等，植物 油的抗氧化能力要比动物油脂强 排除氧气(真空、充氮)，消去其他促进自动氧化的 因素(如光照、高能辐射等)自动氧化还会形成粘稠、胶状乃至固化的聚合物。油漆、涂料成分中的高不饱和油也称干性油(如我国特有的桐油、南美的亚麻子油)在干燥过程中变硬就是这种聚合作用的结果蜡蜡(wax)概念概念 长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。长链是指烃基碳为16或16以上特点特点 通式为RCOOR，天然的蜡是多种蜡酯的混合物，还 常含有烃类以及二元酸、羟基酸和二元醇的酯 蜡中的脂肪酸一般为饱和脂肪酸，醇可以是饱和醇、不

15、饱和醇或者固醇 蜡分子含有一个很弱的极性头(酯基)和一个非极性尾 (一般为两条长链烃)，因此蜡完全不溶于水，其硬度由 烃链的长度和饱和度决定常见的蜡常见的蜡 蜂蜡：蜂巢的物质，皂化产生 C26和C28烷酸，C30和C32醇 白蜡：又称为中国虫蜡，由白蜡虫分泌，C26醇和C26、C28酸 鲸蜡：抹香鲸(巨头鲸)的鲸油成分，棕榈酸和鲸蜡醇(十六烷醇)羊毛蜡/脂：从羊毛的洗涤液中回收，用作药品和化妆品软膏的底料复合脂复合脂 主要包括甘油磷脂和鞘磷脂，主要参与细胞膜的组成磷脂磷脂(phospholipid)甘油磷脂甘油磷脂/磷酸甘油酯的结构磷酸甘油酯的结构X=H,磷脂酸磷脂酸(磷酸甘油酯磷酸甘油酯)X

16、=其他基团，甘油磷脂其他基团，甘油磷脂甘油磷脂的结构特点甘油磷脂的结构特点 分子中磷酸基和酯化的醇部分构成极性头基，两条长的烃链组成非极性尾部 C1位上通常连接饱和脂肪酸，C2位连接不饱和脂肪酸例例:磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 C1上主要是棕榈酸(16:0)或硬脂酸(18:0)C2上主要是18碳不饱和脂肪酸，油酸(18:1)、亚油酸(18:2)、亚 麻酸(18:3)甘油磷脂的一般性质甘油磷脂的一般性质 纯的甘油磷脂为白色蜡状固体，不溶于水，溶于非极 性溶剂 磷脂属于两亲脂质，在水中能形成双分子层的微囊 弱碱水解生成脂肪酸盐和甘油-3-磷酰醇，强碱水解生 成脂肪酸盐、醇(X-OH)和甘油-3-磷酸，磷

17、酸与甘油之 间的键对碱稳定，但能被酸水解 酯键和磷酸二酯键能被磷酸酶专一水解 磷脂酶A1/A2水解后生成含一个脂肪酸的产物称溶血甘油磷脂，是体内甘油磷脂代谢的中间产物，含量较小。它们是很强的表面活性剂，能使细胞膜溶解，造成细胞毒害常见的甘油磷脂常见的甘油磷脂磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 又称为卵磷脂(lecithin)，系统名为1,2-二酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱，在蛋黄和大豆中特别丰富 胆碱成分是一种季胺离子，碱性极强胆碱胆碱(Choline)胆碱具有碱性、醇性胆碱具有碱性、醇性胆碱的生物功能胆碱的生物功能 乙酰胆碱是重要的神经递质，传导神经冲动 和卵磷脂一起防止脂肪肝的形成 是代谢中的甲基供体

18、磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 又称为脑磷脂(cephalin)，含氮碱部分(-X)是乙醇胺，也称胆胺，Sn-2位含有更多的PUFA，包括花生四烯酸和DHA磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 含氮碱部分(-X)是丝氨酸，存在血小板膜中，又称血小板第三因子。当血小板因组织受损而被激活时，膜中的这些磷脂转向外侧，作为表面催化剂与其他凝血因子一起促使凝血酶原活化脑磷脂与卵磷脂在体内的互变脑磷脂与卵磷脂在体内的互变 鞘磷脂鞘磷脂(sphingomyelin)又称为鞘胺醇磷脂(phosphosphingolipid)，在高等动物的脑髓鞘和红细胞膜中特别丰富，也存在于许多植物种子中。鞘磷脂由鞘胺醇、脂肪酸和磷酰胆碱组成神

19、经酰胺神经酰胺(ceramide,Cer)鞘胺醇分子的C1，C2和C3携有3个功能基(-OH、-NH2、-OH)，类似于甘油的3个羟基，当脂肪酸通过酰胺键与鞘胺醇的-NH2相连，则成为神经酰胺，在结构上与二酰甘油相似123胆碱鞘磷脂胆碱鞘磷脂(choline sphingomyelin)神经酰胺的C1位羟基被磷酰胆碱酯化形成的化合物，与甘油磷脂一样具有两条烃链和一个极性头基糖脂糖脂 糖脂是糖通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接而成的化合物，根据脂质部分的不同可分为甘油糖脂、鞘糖脂以及由类固醇衍生的糖脂甘油糖脂甘油糖脂(glyceroglycolipid)也称为糖基甘油酯，是二酰甘油分子sn-3位

20、上的羟基与糖基以糖苷键连接而成 甘油糖脂主要存在于植物界和微生物中，植物的叶绿体和微生物的质膜中含有大量的甘油糖脂。哺乳动物中的甘油糖脂主要存在于睾丸和精子的质膜以及中枢神经系统的髓磷脂中鞘糖脂鞘糖脂(glycosphingolipid)也是以神经酰胺为母体的化合物，可与鞘磷脂一起归入鞘脂类，是神经酰胺的1-位羟基被糖基化形成的糖苷化合物 动物鞘糖脂中的单糖成分主要是D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸，脂肪酸成分以1624碳的饱和与低不饱和脂肪酸居多生物膜的结构与功能生物膜的结构与功能生物膜的化学组成（脂、蛋白质和糖）生物膜的化学组成（脂、蛋白质和糖）蛋白

21、质和脂质的比例与膜的种类有关磷脂是生物膜的主要脂类磷脂是生物膜的主要脂类(主要是磷脂、胆固醇和糖脂主要是磷脂、胆固醇和糖脂)膜蛋白膜蛋白 细胞中大约有2025%的蛋白与膜结构相连系的，根据膜蛋白在膜上的定位可以分为膜周边蛋白和膜内在蛋白外周蛋白外周蛋白 外周蛋白分布于膜的脂双层(外层或内层)的表面，通过静电力或非共价键与其他膜蛋白相互作用连接在膜上 如：线粒体内膜外侧细胞色素c 红细胞膜骨架蛋白-血影蛋白 膜周边蛋白比较容易分离，通过改变离子强度或加入金属螯合剂即可提取，这类蛋白都溶于水，约占膜蛋白的20%30%膜内在蛋白膜内在蛋白 内在蛋白占膜蛋白的7080%，主要靠疏水力与膜脂相结合，有的

22、部分嵌在脂双层中，有的横跨全膜。这类蛋白质不易分离，只有用较剧烈的条件才能溶解下来，容易聚合成不溶性的物质，构象和活性都发生很大变化膜内在蛋白与膜结合的形式膜内在蛋白与膜结合的形式 以单一螺旋跨膜 以多段螺旋跨膜 以蛋白质分子末端片段插膜 通过共价键结合的脂插膜(锚定)糖类糖类 糖类约占质膜重量的2%10%，大多与膜蛋白结合，少量与膜脂结合。分布于质膜表面的糖残基形成一层多糖-蛋白质复合物。组成寡糖的单糖主要有半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖和唾液酸等。糖蛋白与大多数细胞的表面行为有关，被比喻为细胞表面的天线，在接受外界信息以及细胞间识别方面有重要作用生物膜的分子结构生物膜的

23、分子结构生物膜中的作用力生物膜中的作用力 静电力、疏水力和范德华力生物膜结构的特征生物膜结构的特征 膜组分的不对称性：导致膜两侧电荷数量、流动性等 的差异 生物膜的流动性：包括膜脂和膜蛋白的运动 膜组分的不对称性 构成膜组分的脂质、蛋白质和糖类在膜两侧的分布 是不对称的 例：人红细胞外层含磷脂酰胆碱和鞘磷脂较多，内层含磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺较多 膜蛋白在膜两侧的分布也是不对称的 糖脂和糖蛋白的寡糖分布也是不对称 膜组分的不对称性 导致膜两侧电荷数量、流动性等的差异 生物膜两侧的非对称性 生物膜的流动性 包括膜脂、膜蛋白的运动状态 膜脂运动方式 在膜内做侧向扩散或侧向移动 在脂双层中作翻转运

24、动 围绕与膜平面相垂直的轴左右摆动 围绕与膜平面相垂直的轴作旋转运动 磷脂烃围绕C-C键旋转而导致异构化运动 膜蛋白的运动性 膜蛋白的侧向扩散 膜蛋白的旋转扩散 合适的流动性对生物膜表现其正常功能具有重要的作用膜的流动镶嵌模型膜的流动镶嵌模型1.膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层2.脂质双分子层具有流动性3.内嵌蛋白“溶解”于脂质双分子层的中心疏水部分4.外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接5.双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间 无共价结合6.膜蛋白可作侧向运动膜的生物功能膜的生物功能 物质运送作用 保护作用 信息传递作用 细胞识别作用 能量转换作用(线粒体内膜和叶绿体类囊体膜)

25、蛋白质合成与运输(糙面内质网膜)内部运输(高尔基体膜)核质分开(核膜)生物膜的结构与功能生物膜的结构与功能习题与作业习题与作业名词解释：名词解释：脂类，必需脂肪酸，油脂的皂化值、碘值、酸值、乙酰值脂类，必需脂肪酸，油脂的皂化值、碘值、酸值、乙酰值 简答题：简答题：1.简述脂类的生物学作用简述脂类的生物学作用2.比较甘油酯比较甘油酯、磷脂和糖脂的区别、磷脂和糖脂的区别谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH