脂类和生物膜

脂类和生物膜

主要内容：脂类概述（概念、分类）单纯脂类和复合脂的结构与性质固醇的结构、性质脂蛋白细胞膜的组成和结构第2页,共75页，2024年2月25日，星期天概述一、脂类的概念脂类（lipid，脂质或类脂)，泛指不溶于水，易溶于有机溶剂的各类生物分子。共同特征：以长链或稠环脂肪烃分子为母体。都含C、H、O元素，有的还含N、P一般由醇和脂肪酸组成脂质在生物体内的代谢方式具有类似性。第3页,共75页，2024年2月25日，星期天一种中枢神经介质一种激素药物：可的松第4页,共75页，2024年2月25日，星期天鞘脂类（鞘胺醇）第5页,共75页，2024年2月25日，星期天二、分类非极性脂：脂类分子中没有极性基团，又称中性脂。极性脂：有极性的基团。主体是脂溶性的，其中的部分结构是水溶性的。第6页,共75页，2024年2月25日，星期天

二、分类单纯脂：脂肪酸与醇类形成的酯。非极性脂、中性脂。甘油酯、蜡复合脂：除脂肪酸与醇外，还有非脂成分。极性脂

磷脂：甘油磷脂、鞘磷脂糖脂：甘油糖脂、鞘糖脂非皂化脂：固醇类、萜类、前列腺素类。不含脂肪酸，不能被碱水解衍生脂：单纯脂、复合脂衍生而来

脂肪酸及其衍生物乙酰CoA、甘油、鞘氨醇结合脂类：糖脂、脂蛋白第7页,共75页，2024年2月25日，星期天三、脂类的生物学功能1、贮存能量动物、油料种子能量的主要贮存形式

三酰甘油（皮下、腹腔等）作为能量储备的优点：可大量储存，并可长期储存；功能效率高；占空间少2、生物膜的结构组分脂双层极性脂质。磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）、胆固醇、糖脂它赋予细胞膜柔软性，极性不透过性，和高电阻性。极性（亲水）头部：磷酸基、醇基、含氮碱非极性（疏水）尾部：烃链

第8页,共75页，2024年2月25日，星期天

第9页,共75页，2024年2月25日，星期天3、保护功能：动物的脂肪组织，植物的蜡质4、活性脂质少量，具有专一的重要的生物学活性。

是一些激素、维生素和色素的前体：萜类、固醇类、二十碳四稀酸

细胞表面的物质，与细胞识别、免疫等密切相关化学信号：PIP2第10页,共75页，2024年2月25日，星期天一、脂酰甘油脂肪酸、甘油、三酰甘油、蜡

二、磷脂类

甘油磷脂、鞘磷脂三、萜类与类固醇四、结合脂五、细胞膜结构与功能本章内容第11页,共75页，2024年2月25日，星期天第一节脂酰甘油

一、脂肪酸脂酰甘油：是由脂肪酸和甘油组成的一类化合物。单纯脂脂肪酸：是指具有长碳氢链和一个羧基末端的有机化合物的总称。

线形不分支，无环状结构。很少游离存在。

饱和脂肪酸不饱和脂肪酸

第12页,共75页，2024年2月25日，星期天1、脂肪酸的系统命名△编号系统：从羧基端开始计数先写出碳原子的数目在冒号后边写出双键数目（没有写0)在右上角标明双键位置（开始的位置）和几何构型。如油酸为18：1cis△9,反式是trans.第13页,共75页，2024年2月25日，星期天饱和脂肪酸：

来源系统命名软脂酸（棕榈酸）n-十六碳烷酸，16：0硬脂酸n-十八碳烷酸，18：0花生酸n-二十碳烷酸，20：0第14页,共75页，2024年2月25日，星期天不饱和脂肪酸：油酸：顺-十八碳-9-烯酸，18：1△9c，亚油酸：顺，顺-十八碳-9，12-二烯酸，18：2△9c，12c亚麻酸：全顺-十八碳-9，12，15-三烯酸，18：3△9c，12c，15c花生四稀酸：全顺-二十碳-5，8，11，14-四烯酸，

20：4△5c，8c，11c，14c二十二碳六稀酸（DHA）：全顺-二十二碳-4-7-10-13-16-19六烯酸，22：6△4c，7c，10c,13c,16c,19c不饱和脂肪酸（PUFA）功能：1、生物膜中多是顺式不饱和脂肪酸：增加膜流动性,降低膜相变温度，抗寒冷。2、PUFA能降低血脂。第15页,共75页，2024年2月25日，星期天棕榈酸亚麻酸18：3△9c，12c，15c16：0第16页,共75页，2024年2月25日，星期天1、碳原子的数量：绝大多数是偶数碳原子（4-26），最常见是16和18碳的脂肪酸2、饱合性：饱合脂肪酸分子式CnH2n-1COOH。结构式：简写式：不饱合脂肪酸主要是含双键的烯酸，顺式（cis)。2、脂肪酸的特性第17页,共75页，2024年2月25日，星期天3、FA的溶点与沸点由极性羧基和非极性烃基组成，为两亲化合物。随着链的长度的增加而升高，通常C10以下的FA（饱合）室温下是液体的，长链的饱合FA是固体的。对不饱合FA，由于双键的存在，使得FA的溶点与沸点下降，双键越多，其熔点也就越低。如硬脂酸溶点为70ºC，而油酸（一个不饱合键）为14ºC。2、脂肪酸的特性第18页,共75页，2024年2月25日，星期天4、FA的分布高等动植物中，FA都是偶数碳原子，常见的是C16和C18的酸，C12以下的饱合FA主要存在于哺乳动物的乳汁中。在高等植物和低温生物以不饱合FA的含量较高，动物脂肪含饱合FA较多。细菌所含的FA种类比高等动植物少的多，约20多种，绝大多数是饱合FA和单烯酸的各种特殊异构体的。2、脂肪酸的特性第19页,共75页，2024年2月25日，星期天1、必需脂肪酸（essentialfattyacid)：

人体不能合成，但对人体功能是必需的，必须由膳食提供的脂肪酸。如亚油酸、α-亚麻酸2、多不饱和脂肪酸（ployunsaturatedfattyacid，PUFA）非共轭

含两个及以上双键的不饱和脂肪酸。两类：

ω－6类：第一个双键离甲基末端6个碳亚油酸

ω－3类：第一个双键离甲基末端3个碳α-亚麻酸3、必需脂肪酸第20页,共75页，2024年2月25日，星期天

人体内：

ω－6系列：亚油酸

γ-亚麻酸花生四烯酸，后者是维持细胞膜的结构和功能所必需的，也是合成一类生理活性脂类的前体。

ω－3系列：α-亚麻酸EPA、DHA，后者具有降血脂、降低心脏病的发病率等多种重要的生理功能。人体内ω－6和ω－3PUFA不能相互转变。3、必需脂肪酸第21页,共75页，2024年2月25日，星期天

亚油酸（ω-6）：18:2△9c，12cγ-亚麻酸（ω-6）：18:3△6c，9c，12c花生四稀酸（ω-6）：20:4△5c，8c，11c，14c

α-亚麻酸（ω-3）：18:3△9c，12c，15c二十碳五稀酸（EPA）（ω-3）：20:5二十二碳六稀酸（DHA）（ω-3）：

22:6△4c，7c，10c，13c，16c，19c第22页,共75页，2024年2月25日，星期天

第23页,共75页，2024年2月25日，星期天甘油，又名丙三醇，无色、透明、无臭、粘稠状液体，密度1.261g/cm3，与水互溶，吸湿。不溶于苯、氯仿中。甘油为前手性分子。为统一甘油衍生物名称，故采用立体专一编号（sn），又称sn-系统。二、甘油132第24页,共75页，2024年2月25日，星期天三、三酰甘油油脂：是甘油和脂肪酸生成的酯。包括：三酰甘油（甘油三酯）、二酰甘油（甘油二酯）、单酰甘油（甘油单酯）自然界中三酰甘油最多，又称中性脂。是脂肪酸的贮存和运输形式。三酰甘油的结构通式：第25页,共75页，2024年2月25日，星期天第26页,共75页，2024年2月25日，星期天一般为无色，无嗅，无味，呈中性，比重略小于1。在植物的甘油三酯中脂肪酸主要是不饱合脂肪酸，熔点低，呈液态，称为油(oil)，动物的甘油三酯主要含饱合脂肪酸较多，熔点较高，呈固态，称为脂(fat)

。油脂不溶于水，而易溶于非极性有机溶剂。在有乳化剂的存在下，油脂可与水混合成乳状液。天然油脂是生物体内的重要溶剂，运输脂溶性的小分子。1.三酰甘油的物理性质第27页,共75页，2024年2月25日，星期天①由酯键产生的性质——水解和皂化2.三酰甘油的化学性质第28页,共75页，2024年2月25日，星期天

皂化值（价）：皂化1g脂肪所需KOH的mg数。TG平均Mr

＝3×56×1000

皂化值皂化：油脂的碱水解作用。酸、碱、酯酶肥皂：高级脂肪酸钠（钾），含极性基团和非极性基团，乳化剂，可将油污分散在水中除去。第29页,共75页，2024年2月25日，星期天

②由不饱和脂酸产生的性质

A．氢化：（油脂的硬化）可防止酸败

人造黄油、奶油、起酥油植物奶油副产物：反式脂肪酸使低密度脂蛋白胆固醇含量升高，使高密度脂蛋白胆固醇含量下降。冠心病乳腺癌—CH＝CH－NiorPdorPt加氢—CH2－CH2－高温高压液态半固态第30页,共75页，2024年2月25日，星期天

②由不饱和脂酸产生的性质

B．卤化：—CH＝CH－

＋

I2—CH－CH－II碘值（价）:100g脂肪能吸收碘的g数。反映示油脂的不饱和程度。碘值大，表明油脂的不饱和程度高。

第31页,共75页，2024年2月25日，星期天

C．氧化：不饱和脂肪酸过氧化物醛、酮D．酸败:天然油脂长时间暴露在空气中产生难闻的气味，水解性酸败：由于光、热或微生物的作用，使油脂水解生成脂酸，低级脂酸有臭味氧化性酸败：由于空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产生醛和酮等防止措施：密闭、低温低湿下，可加入抗氧化剂

酸值（价）：中和1g油脂中的游离脂酸所需KOH的mg数。常用以表示油脂其缓慢氧化后的酸败程度。一般酸值大于6的油脂不宜食用。

分解第32页,共75页，2024年2月25日，星期天

脂质过氧化：PUFA或脂质的氧化变质，是由活性氧

参与的自由基链反应。危害：直接干扰和破坏膜的生物功能，损坏蛋白质、酶、DNA等，引发组织病变，如肿瘤、血管硬化、衰老等。E.脂质过氧化第33页,共75页，2024年2月25日，星期天

一、几个概念1、自由基（freeradical）：含有奇数价电子，因此在一个轨道上有一个未成对电子的原子或原子团。A·

很活泼，反应性极强，容易生成稳定分子。自由基一般是由分子或离子的裂解产生。

一般光、热及单电子氧化还原都可引起共价键断裂而产生自由基。脂质过氧化第34页,共75页，2024年2月25日，星期天

2、活性氧(reactiveoxygen)1）概念：氧或含氧的高反应活性分子。如O2-、

·OH、H2O2、1O2等统称为活性氧。

氧中毒：吸入高压氧一定时间引发2）普通氧和几种重要的活性氧

A普通氧：O2分子含2个未成对电子，平行自旋，要求与其反应的物质也具有两个平行自旋的电子，但多数物质不具备这种条件，故氧气具一定的惰性。基态氧。·第35页,共75页，2024年2月25日，星期天

B超氧阴离子自由基（O2-）：是生物体内生成的第一个氧自由基，是其他活性氧的前体。C羟基自由基（·OH）：最强的氧化剂，几乎能和所有的细胞成分发生反应。D过氧化氢（H2O2）:由O2-

歧化反应产生，H2O2能穿透细胞膜，在细胞中生成反应性极强·OHE单线态氧（1O2）：是普通氧的激发态。不是自由基，但反应性很强。第36页,共75页，2024年2月25日，星期天

3）自由基链反应自由基反应的最大特点是进行链式反应。链反应一般包括3个阶段：引发、增长和终止。

引发：LH（脂质）L·（脂质自由基）＋·H（抽H）

增长：L·＋O2LOO·LOO·＋LHLOOH（脂质过氧化物）＋L·

这两个反应反复进行

终止：L·＋L·L-L活性氧第37页,共75页，2024年2月25日，星期天

二、生物体中脂质过氧化1、膜脂中的UFA更容易被氧化，结果使膜脂的流动性降低。2、脂质的链反应最后生成各种醛类，主要是丙二醛（MDA），及短链的酮、羧酸等。丙二醛的量常被用作脂质过氧化的量度。第38页,共75页，2024年2月25日，星期天

三、脂质过氧化作用对机体的损伤1、中间产物自由基作为引发剂，使蛋白质分子变成自由基，链增长的结果导致蛋白质分子聚合。2、终产物丙二醛可与蛋白质分子的氨基发生作用，导致蛋白质链的交联；或与蛋白质的巯基反应，导致

蛋白失活，代谢异常。3、脂质过氧化减少膜的不饱和度，降低膜的流动性。而膜的流动性与细胞能量转换、物质运送、信息传递等密切相关。4、可引发动脉粥样硬化和加速衰老。第39页,共75页，2024年2月25日，星期天

四、抗氧化剂的保护作用抗氧化过氧化1、抗氧化剂（antioxidant）：凡具有还原性能抑制自由基链反应的物质。

自由基清除剂：能与自由基反应使之还原成非自由基的抗氧化剂。预防型：SOD、过氧化氢酶、GSHPX、柠檬酸阻断型：VC、VE、GSH、β－胡萝卜素第40页,共75页，2024年2月25日，星期天

2、几种重要的抗氧化剂1）超氧化物歧化酶（SOD）：属金属酶类催化歧化反应：2O2-＋2H2H2O2＋O22）过氧化氢酶：含血红素催化：2H2O22H2O＋O23）谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPX）：人体中清除H2O2最重要的酶。催化2GSH＋H2O22GSSG＋2H2O4）VE：

生物体内最重要的自由基清除剂。通过使自由基还原为非自由基而中断脂质过氧化链反应。VE、VC有协同作用。

·第41页,共75页，2024年2月25日，星期天

蜡：长链脂肪酸+长链一元醇（或固醇）形成的酯。不溶于水。保护、防水功能。四、蜡第42页,共75页，2024年2月25日，星期天第二节复合脂复合脂：有简单脂和非脂成分如磷酸、含氮碱基组成如磷脂、糖脂一、磷脂细胞膜系统的主要组分

根据磷脂的主链结构（醇基）的不同，可将磷脂分成两大类：

甘油磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸（和一分子氨基醇）组成。

鞘氨醇磷脂：以鞘氨醇代替了甘油。第43页,共75页，2024年2月25日，星期天

1、甘油磷脂：甘油磷脂也称磷酸甘油酯。最简单的磷酸甘油酯是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来的。结构通式第44页,共75页，2024年2月25日，星期天

结构特征：非极性尾部极性头部

各种磷酸甘油酯的差别就在于其极性头的大小，形状和电荷的差异。p104第45页,共75页，2024年2月25日，星期天

主要的甘油磷脂：1）磷脂酰胆碱（卵磷脂，PC）心、脑、肝

蛋黄、大豆

生物膜的主要脂类成分第46页,共75页，2024年2月25日，星期天

2）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂，PE）脑、大豆卵磷脂和脑磷脂是细胞膜中最丰富的脂质卵磷脂可溶于乙醇而脑磷脂不溶。3）磷脂酰丝氨酸：与凝血有关。

X:乙醇胺（胆胺）第47页,共75页，2024年2月25日，星期天

2、鞘磷脂（鞘胺醇磷脂）

由鞘胺醇、脂肪酸、磷酰胆碱（磷酰乙醇胺）组成phospho-第48页,共75页，2024年2月25日，星期天磷脂有一/两条柔软的长链烃，故有脂溶性；含有的磷酰化物则是强极性基团，可溶于水；因此，磷脂为双亲分子。具有乳化性质，能帮助不溶于水的脂类均匀扩散于体内的水溶液中。

第49页,共75页，2024年2月25日，星期天

二、糖脂糖脂是指糖通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。不含磷酸基团根据脂质的不同可分为：

1、甘油醇糖脂

2、鞘氨醇糖脂第50页,共75页，2024年2月25日，星期天

是由二酰甘油与己糖（主要是Gal、Man、deoxy-Glc等）以糖苷键连接而成。甘油醇糖脂第51页,共75页，2024年2月25日，星期天鞘氨（醇）糖脂由鞘氨醇、脂肪酸、糖类组成。细胞膜的组分根据是否含唾液酸或硫酸基成分，分为中性和酸性

脑苷脂：糖基为中性抗原性、组织特异性、细胞识别

硫苷脂：糖基部分硫酸化凝血、细胞粘着

神经节苷脂：糖基为寡糖链，含

唾液酸神经传递第52页,共75页，2024年2月25日，星期天

细胞结构的刚性抗原的化学标记血型抗原细胞分化阶段可鉴定的化学标记调节细胞的正常生长授予细胞与其它生物活性物质的反应性倾向。糖脂的生物学功能第53页,共75页，2024年2月25日，星期天三酰基甘油甘油磷酸脂鞘磷脂鞘糖脂（油脂）（磷脂）（磷脂）（糖脂）第54页,共75页，2024年2月25日，星期天

第三节萜类、类固醇、脂蛋白一、萜类：两个或多个异戊二烯单位连接而成，一般是头尾相连。不含脂肪酸，不能被皂化分类

单萜：含两个异戊二烯单位C10植物精油倍半萜：三个异戊二烯C15中草药成分双萜：四个异戊二烯C20叶绿醇三萜:C30鲨烯四萜：C40类胡萝卜素

维生素A、E、K都属萜类头尾第55页,共75页，2024年2月25日，星期天第56页,共75页，2024年2月25日，星期天二、类固醇化合物（steroides)又称甾体、甾醇溶解性能与脂肪相似，但不能被皂化。基本结构是环戊烷多氢菲（母核）的一类醇、酸及其衍生物。包括：固醇、固醇衍生物真核细胞膜中存在，也可游离或与脂肪酸成酯。固醇第57页,共75页，2024年2月25日，星期天

1、胆固醇（cholesterol）动物固醇，脑、肝、蛋黄，细胞膜的重要组成

C3的-OH可酯化，胆固醇酯为其运输储存形式Cholesterol极性头甾核烷烃侧链第58页,共75页，2024年2月25日，星期天

分布及功能脑及神经组织中，肝、肾、肾上腺、卵巢等合成固醇激素的腺体胆固醇是生物膜的重要成分，极性羟基和疏水母核及侧链，调节生物膜的流动性：T高时，阻止双分子层的无序化；T低时，又干扰其有序化，阻止磷脂形成结晶，保证膜在低温时的流动性及正常功能。胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素、维生素D3等生理活性物质的前体。7-脱氢胆固醇经日光紫外照射可转化为维生素D3第59页,共75页，2024年2月25日，星期天锚定膜蛋白内嵌蛋白糖脂第60页,共75页，2024年2月25日，星期天2、植物固醇不能被动物吸收和利用。豆固醇（大豆中）麦固醇（麦芽中）3、酵母固醇麦角固醇，经紫外光照射可转化成维生素D2。第61页,共75页，2024年2月25日，星期天4、甾醇衍生物重要的甾醇衍生物如胆酸和强心苷，都具有重要的生理功能。

胆酸：在肝脏中合成，汇集到胆囊中.苦乳化剂，促进油脂消化第62页,共75页，2024年2月25日，星期天强心苷在一些植物的叶子中和蟾蜍毒中，含有强心苷，属于药类，其水解产物为一个糖和一个类固醇（非糖部分），有毒部分是配体部分。能使心率降低，强度增加第63页,共75页，2024年2月25日，星期天

无论是脂肪酸或是其它脂类，都很少以游离形式存在于生物体内，而是以蛋白质或是糖类结合的形式存在。（一）概念：

脂蛋白：脂质、蛋白质非共价键结合而成的复合物。广泛存在于血浆中，故也称血浆脂蛋白。另外，在生物膜中也有脂蛋白。脂质在血液中的转运主要是以脂蛋白复合体形式进行的。其中，蛋白质部分称载脂蛋白。

三、脂蛋白第64页,共75页，2024年2月25日，星期天二、血浆脂蛋白的结构与功能1、结构：球状颗粒疏水核心：疏水脂

亲水外壳：极性脂和载脂蛋白

2、载脂蛋白的功能：作为疏水脂质的增溶剂；脂蛋白受体的识别部位（细胞导向）第65页,共75页，2024年2月25日，星期天

三、血浆脂蛋白的分类

脂蛋白的密度与脂蛋白复合体中脂质和蛋白质的相对含量有关。蛋白质愈多脂质愈少，复合体的密度愈高。血浆脂蛋白依密度分为：乳糜微粒（CM):密度非常低，运输甘油三酯和胆固醇酯

极低密度脂蛋白（VLDL）将肝脏中的甘油三酯和胆固醇到肝外组织中

中间密度脂蛋白（IDL）：低密度脂蛋白（LDL）运输胆固醇到组织。

坏胆固醇高密度脂蛋白(HDL）清除细胞膜上过量的胆固醇,

将胆固醇运输到肝脏代谢,防止动脉粥样硬化、心血管疾病好的胆固醇利用密度梯度离心、电泳可使之分离。第66页,共75页，2024年2月25日，星期天

二、血浆脂蛋白的分类乳糜微粒:

2%蛋白质；98%脂质（主要为三酰甘油),密度非常低；小肠上皮细胞中合成,主要转运外源性三酰甘油，将外源性三酰甘油从肠道转运至