第和1章脂质和生物膜ppt课件

1、第第2章章 脂质和生物膜脂质和生物膜1 引言：定义、分类引言：定义、分类2 脂肪酸脂肪酸3 单纯脂：三酰甘油、蜡单纯脂：三酰甘油、蜡4 复合脂：磷脂、糖脂复合脂：磷脂、糖脂5 衍生脂：萜、固醇类衍生脂：萜、固醇类6 生物膜的组成：膜脂、膜蛋白、膜糖生物膜的组成：膜脂、膜蛋白、膜糖 流动镶嵌模型流动镶嵌模型1 1 引言引言1.1 存在存在动物油脂：猪油、奶油动物油脂：猪油、奶油植物油脂：豆油、花生油植物油脂：豆油、花生油工业、医药用：蓖麻油工业、医药用：蓖麻油1.2 定义定义脂质脂质(lipid)，脂类，类脂：，脂类，类脂：是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。是一类低溶于水而高溶于非

2、极性溶剂的生物有机分子。化学本质：脂肪酸和醇所构成的酯类及其衍生物。化学本质：脂肪酸和醇所构成的酯类及其衍生物。单纯脂：单纯脂：复合脂：复合脂：衍生脂：衍生脂：脂肪酸与醇甘油结合成的酯。脂肪酸与醇甘油结合成的酯。三酰甘油、蜡等三酰甘油、蜡等除脂肪酸和醇外，还有其他非脂分子。除脂肪酸和醇外，还有其他非脂分子。磷脂、糖脂磷脂、糖脂由以上两种衍生而来或与之关系亲密。由以上两种衍生而来或与之关系亲密。取代烃、固醇类、萜等取代烃、固醇类、萜等按化学组成：按化学组成：1.3 1.3 种类种类按皂化性质按皂化性质可皂化脂质：可皂化脂质：不可皂化脂质：不可皂化脂质：按极性按极性极性脂质极性脂质非极性脂质非极性

3、脂质能被碱水解而产生皂能被碱水解而产生皂脂肪酸盐脂肪酸盐固醇类、萜固醇类、萜1.4 1.4 脂质的生物学作用脂质的生物学作用n储存脂质储存脂质三酰甘油和蜡；三酰甘油和蜡；n构造脂质构造脂质磷脂、固醇和糖脂构成生物膜；磷脂、固醇和糖脂构成生物膜；n活性脂质活性脂质类固醇激素和萜维生素和光类固醇激素和萜维生素和光合色素。合色素。n主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等处的脂肪组主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等处的脂肪组织中，是贮藏能源的主要方式。织中，是贮藏能源的主要方式。v可大量储存可大量储存v功能效率高功能效率高v占空间少占空间少三酰甘油三酰甘油Fat droplets猪的脂肪细胞猪

4、的脂肪细胞(adipocytes) 植物种子植物种子的子叶细胞的子叶细胞(拟南芥拟南芥Arabidopsis)Fat droplets储存脂储存脂膜脂膜脂三酰甘油三酰甘油甘甘油油磷脂磷脂糖脂糖脂固醇固醇甘油磷酸脂甘油磷酸脂鞘脂鞘脂鞘鞘氨氨醇醇甘甘油油胆碱胆碱脂肪酸脂肪酸单糖或寡糖单糖或寡糖脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸X鞘鞘氨氨醇醇鞘脂鞘脂2 脂肪酸脂肪酸Fatty acid，FA2.1 脂肪酸：有一条长的烃链，其一端有一羧脂肪酸：有一条长的烃链，其一端有一羧基。基。 烃链多数是线性的。烃链多数是线性的。大多以结合态存在：磷脂、糖脂大多以结合态存在：磷脂、糖脂区别：烃链长度、双键数目和位

5、置。区别：烃链长度、双键数目和位置。烃链长度碳原子数：多是偶数，烃链长度碳原子数：多是偶数，436个，个，最常见为最常见为16或或18个。个。2.2 分类分类n饱和饱和saturated fatty acid：n软脂酸、硬脂酸，均较普遍。软脂酸、硬脂酸，均较普遍。 n不饱和不饱和unsaturated fatty acid： n油酸普遍、亚油酸、亚麻酸、油酸普遍、亚油酸、亚麻酸、EPA、DHA。2.3 简写法简写法 碳原子的数目碳原子的数目双键的数目双键的数目双双键的位置键的位置顺式：顺式：c或或cis 较多较多 ; 反式：反式：t或或trans不饱和脂肪酸中双键的位置：不饱和脂肪酸中双键的位

6、置：一个位于一个位于9，其他位于，其他位于9和烃链的末端甲基和烃链的末端甲基之间。之间。n从羧基端数起从羧基端数起18:39，12，15硬脂酸硬脂酸 18:0 软脂酸棕榈酸软脂酸棕榈酸 16:0油酸油酸 18:1D9c亚油酸亚油酸 18:2D9c,12c -亚麻酸亚麻酸 18:3D9c,12c,15c r -亚麻酸亚麻酸 18:3D6c,9c,12c,P83掌握掌握硬脂酸硬脂酸 油酸油酸2.4 2.4 构象构象饱和脂肪酸饱和脂肪酸 饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的混合物饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的混合物2.5 2.5 必需脂肪酸必需脂肪酸essential fatty acidessential fa

7、tty acid维持哺乳动物正常生长所需的，维持哺乳动物正常生长所需的，而体内又不能合成，必需由膳而体内又不能合成，必需由膳食提供的脂肪酸。食提供的脂肪酸。如亚油酸如亚油酸18:218:2、亚麻酸、亚麻酸18:318:3 。3 3 单纯脂单纯脂3.1 3.1 三酰甘油：甘油和脂肪酸构成的三脂。三酰甘油：甘油和脂肪酸构成的三脂。单酰甘油单酰甘油二酰甘油二酰甘油三酰甘油三酰甘油TG油脂油脂单三酰甘油单三酰甘油混合三酰甘油混合三酰甘油油脂油脂油油(oil)脂脂(fat)液态液态固态固态1-硬脂酰硬脂酰-2-亚油酰亚油酰-3棕榈酰棕榈酰-甘油甘油C2 手性碳3.2 蜡蜡n是长链脂肪酸和长链一元醇或固醇

8、构成的酯。完全是长链脂肪酸和长链一元醇或固醇构成的酯。完全不溶于水。不溶于水。n 如虫蜡、蜂蜡。如虫蜡、蜂蜡。棕榈酸棕榈酸(软脂酸软脂酸16:0)三十烷醇三十烷醇蜂蜡蜂蜡Major component: lipidControls density and buoyancy浮力 when diving deep into the ocean抹香鲸抹香鲸鲸蜡器4.1 磷脂磷脂phospholipid分类：甘油磷脂和鞘磷脂分类：甘油磷脂和鞘磷脂功能：参与细胞膜的组成功能：参与细胞膜的组成4 复合脂复合脂甘油磷脂甘油磷脂glycerophospholipidC1：饱和脂肪酸；：饱和脂肪酸； C2：不饱

9、和脂肪酸；：不饱和脂肪酸； C3为磷酸基团为磷酸基团磷酸基团被胆碱、乙醇胺、丝氨酸等进一磷酸基团被胆碱、乙醇胺、丝氨酸等进一步酯化步酯化极性亲水头部极性亲水头部疏水尾巴疏水尾巴磷脂酰甘油磷脂酰甘油磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇-4,5双磷酸双磷酸肌醇肌醇-4,5双磷酸双磷酸磷脂酰乙醇胺脑磷脂磷脂酰乙醇胺脑磷脂乙醇胺乙醇胺胆碱胆碱丝氨酸丝氨酸甘油甘油磷脂酰甘油磷脂酰甘油表表P104-105 掌掌握握磷脂酰胆碱卵磷脂磷脂酰胆碱卵磷脂磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂磷脂双磷脂酰甘油心磷脂双磷脂酰甘油心磷脂n磷脂酰胆碱卵磷脂，磷脂酰胆碱卵磷脂，Lecithin)n 其中其中R1和和R2分别为硬脂酸和油酸。分别为硬脂

10、酸和油酸。n n作用：生物膜主要成分之一。控制肝脂代谢，作用：生物膜主要成分之一。控制肝脂代谢，防止脂肪肝构成。防止脂肪肝构成。 n 存在：在大豆和蛋黄中含量特别丰富。存在：在大豆和蛋黄中含量特别丰富。n磷脂酰乙醇胺脑磷脂磷脂酰乙醇胺脑磷脂Cephalinn 构造式：构造式： 以乙醇胺替代胆碱。以乙醇胺替代胆碱。n 作用：作用： 与血液凝结有关。与血液凝结有关。 鞘磷脂鞘磷脂Sphingomyelin 鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱(或磷酰或磷酰乙醇胺乙醇胺)。鞘氨醇鞘氨醇长的不饱和的氨基醇。长的不饱和的氨基醇。鞘氨醇的氨基以酰胺键衔接到一脂肪酸上，其鞘氨醇的氨基以酰胺键衔接

11、到一脂肪酸上，其羟基以酯键与磷酰胆碱相连。羟基以酯键与磷酰胆碱相连。神经酰胺磷酰胆碱胆碱鞘磷脂神经节苷脂 GM2N-乙酰神经氨酸唾液酸N-乙酰半乳糖胺乳糖苷神经酰胺红细胞糖苷脂神经糖脂葡糖糖脑苷脂磷脂酰胆碱和鞘磷脂glycerolsphingosinePalmitic acid4.2 糖脂糖脂n糖经过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质衔接的化合物。糖经过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质衔接的化合物。n分类：鞘糖脂、甘油糖脂以及由类固醇衍生的糖脂。分类：鞘糖脂、甘油糖脂以及由类固醇衍生的糖脂。n 鞘糖脂鞘糖脂n是以神经酰胺为母体的化合物。是以神经酰胺为母体的化合物。n是神经酰胺的是神经酰胺的1-1-位羟基被糖

12、基化构成的位羟基被糖基化构成的n组成：醇鞘氨醇、脂肪酸、糖组成：醇鞘氨醇、脂肪酸、糖脑苷脂由一个单糖与神经酰胺构成。脑苷脂由一个单糖与神经酰胺构成。 脑苷脂脑苷脂血型抗原、组织和器官的特异性、细胞血型抗原、组织和器官的特异性、细胞- -细胞识别细胞识别 神经节苷脂神经节苷脂是含唾液酸的鞘糖脂。是含唾液酸的鞘糖脂。在神经末梢中含量丰富在神经末梢中含量丰富,能够在神经激动传送中起重要作用。能够在神经激动传送中起重要作用。5 衍生脂衍生脂n它们都不含脂肪酸，属于不可皂化脂。它们都不含脂肪酸，属于不可皂化脂。n5.1 萜萜n两个或多个异戊二烯单位衔接而成的。两个或多个异戊二烯单位衔接而成的。n根据异戊

13、二烯的数目分类：单萜根据异戊二烯的数目分类：单萜2、倍半萜、倍半萜3、双萜、双萜4n 此外天然橡胶为多聚萜类、维生素此外天然橡胶为多聚萜类、维生素A、E、K等均等均属萜类。属萜类。异戊二烯异戊二烯 胡萝卜素胡萝卜素5.2 类固醇类固醇(甾类，甾类，Steroid )以环戊烷多氢菲为根本构造，是以环戊烷多氢菲为根本构造，是4个环组个环组成的一元醇。成的一元醇。 胆固醇胆固醇C 3-羟基；羟基；C 10，13甲基；甲基；C17-810个碳原子的烃链。个碳原子的烃链。皮肤中：皮肤中：7-脱氢胆固醇在紫外线作用下构成维脱氢胆固醇在紫外线作用下构成维生素生素D3。服用维生素D后14个月服用维生素D前植物

14、固醇植物固醇 -谷固醇大豆、小麦、豆固醇、菜油固醇谷固醇大豆、小麦、豆固醇、菜油固醇 不能为动物吸收利用。不能为动物吸收利用。 酵母固醇酵母固醇 存在于酵母、麦角菌中，以麦角固醇含量最多。存在于酵母、麦角菌中，以麦角固醇含量最多。 麦角固醇经日光和紫外线照射可以被转化为维生麦角固醇经日光和紫外线照射可以被转化为维生素素D2。 固醇衍生物固醇衍生物 胆汁酸胆汁酸 存在：肝中合成，可从胆汁中分别。存在：肝中合成，可从胆汁中分别。 作用：促消化作用：促消化 胆苦的缘由：在肝脏中胆汁酸的羧基经胆苦的缘由：在肝脏中胆汁酸的羧基经过酰胺键与牛磺酸或甘氨酸衔接，分别过酰胺键与牛磺酸或甘氨酸衔接，分别生成胆汁

15、酸的牛磺结合物或甘氨结合物。生成胆汁酸的牛磺结合物或甘氨结合物。强心苷、蟾毒、性激素、维生素强心苷、蟾毒、性激素、维生素D等。等。6 生物膜的组成生物膜的组成n蛋白质酶、脂质、多糖类、水、金属。蛋白质酶、脂质、多糖类、水、金属。6.1 6.1 膜脂类膜脂类(1) 膜脂的种类：磷脂、胆固醇、糖膜脂的种类：磷脂、胆固醇、糖脂脂 磷脂磷脂n构成生物膜的主要成分构成生物膜的主要成分n分子中脂肪酸碳链的长短及其不饱和分子中脂肪酸碳链的长短及其不饱和程度与生物膜的流动性有亲密关系。程度与生物膜的流动性有亲密关系。n在生理条件下，磷脂大多呈液晶态，当温在生理条件下，磷脂大多呈液晶态，当温度降至其相变温度时，

16、即从流动的液晶态度降至其相变温度时，即从流动的液晶态转变为类似晶态的凝胶形状。转变为类似晶态的凝胶形状。n 凝胶形状也可以凝胶形状也可以“溶解为液晶态。溶解为液晶态。相变温度相变温度类结晶的，凝胶类结晶的，凝胶液态液态 胆固醇胆固醇作用：对生物膜作用：对生物膜中膜脂类的物理中膜脂类的物理形状有一定的调形状有一定的调理作用。理作用。 糖脂糖脂分布的不对称性：仅分布在细胞外膜，分布的不对称性：仅分布在细胞外膜，暴露在膜的外表。暴露在膜的外表。(2) 膜脂类的双亲性膜脂类的双亲性 n双亲分子双亲分子n 亲水的头部和疏水的尾部。亲水的头部和疏水的尾部。n 氢氢(3) 膜脂类的多形性 微团微团十二烷基硫

17、酸十二烷基硫酸钠钠( SDS, sodium dodecyl sulfate)waterwater脂双层脂双层 脂质体脂质体waterThe first cells are nothing more than liposomes formed in the primordial原原始的始的 evolutionary “soupwater(4) 膜脂的运动膜脂的运动侧向挪动侧向挪动翻转翻转异构化异构化摆动摆动旋转旋转(5) 生物膜流动性与疾病生物膜流动性与疾病n膜脂的流动性对生物膜的内在蛋白部分嵌入脂双层的膜脂的流动性对生物膜的内在蛋白部分嵌入脂双层的深度有一定影响。深度有一定影响。n膜脂流动性

18、的变化会影响膜蛋白的构象与功能。膜脂流动性的变化会影响膜蛋白的构象与功能。n膜脂适宜的流动性是膜正常功能表现的必要条件，在膜脂适宜的流动性是膜正常功能表现的必要条件，在生物体内，可以经过细胞代谢、生物体内，可以经过细胞代谢、pH、金属离子、金属离子Mg2+、Ca2+等等要素对生物膜进展调控等等要素对生物膜进展调控, 使其具使其具有适宜的流动性，从而表现其正常功能。有适宜的流动性，从而表现其正常功能。n假设超出调理范围，生物膜就会产生病变。假设超出调理范围，生物膜就会产生病变。n曾经发现很多疾病患者的病变细胞膜或红细胞膜的流曾经发现很多疾病患者的病变细胞膜或红细胞膜的流动性有异常变化，动性有异常

19、变化，n急性淋巴细胞白血病患者淋巴细胞膜的流动性急性淋巴细胞白血病患者淋巴细胞膜的流动性显著高于正常人。显著高于正常人。n杜兴氏杜兴氏Duchenne型进展性肌肉营养不良型进展性肌肉营养不良症患者的红细胞、骨骼肌以及肝细胞膜的流动症患者的红细胞、骨骼肌以及肝细胞膜的流动性都比正常要低。性都比正常要低。n-脂蛋白缺乏症和遗传性球形红细胞症患者的脂蛋白缺乏症和遗传性球形红细胞症患者的红细胞膜的流动性也明显低于正常。红细胞膜的流动性也明显低于正常。n我国学者也报道大骨节病患者的红细胞膜和克我国学者也报道大骨节病患者的红细胞膜和克山病患者心肌线粒体膜的流动性都低于正常。山病患者心肌线粒体膜的流动性都低

20、于正常。n植物的抗冷性与生物膜的流动性也存在着一定植物的抗冷性与生物膜的流动性也存在着一定的相关性。的相关性。6.2 膜蛋白 (1) (1) 根据在膜上的定位分类根据在膜上的定位分类外周蛋白质、内在蛋白质和锚脂蛋白质外周蛋白质、内在蛋白质和锚脂蛋白质n外周蛋白质外周蛋白质n peripheral membrane proteinperipheral membrane proteinn n普通约占膜蛋白的普通约占膜蛋白的20-30%20-30%。 n能溶于水，比较易于分别，经过改动离子强能溶于水，比较易于分别，经过改动离子强度或参与金属螯合剂即可提取。度或参与金属螯合剂即可提取。n分布于膜脂双层

21、外表。分布于膜脂双层外表。n它们经过静电引力或范德华引力与膜结合。它们经过静电引力或范德华引力与膜结合。n 前者如线粒体内膜的细胞色素前者如线粒体内膜的细胞色素C C，后者如，后者如红细胞血影收缩蛋白。红细胞血影收缩蛋白。 n内在蛋白质内在蛋白质integral membrane proteinintegral membrane proteinn 普通占膜蛋白的普通占膜蛋白的70-80%70-80%左右。左右。n 不溶于水，不易分别，只需用较猛烈的条件不溶于水，不易分别，只需用较猛烈的条件如去垢剂、有机溶剂、超声波等才干把它们如去垢剂、有机溶剂、超声波等才干把它们溶解下来。溶解下来。n 分别后

22、，一旦除掉去垢剂或有机溶剂又聚合成为分别后，一旦除掉去垢剂或有机溶剂又聚合成为不溶性的物质。不溶性的物质。n内在蛋白质有的全部埋于脂双层的疏水区，有内在蛋白质有的全部埋于脂双层的疏水区，有的部分嵌在脂双层中，有的横跨全膜。的部分嵌在脂双层中，有的横跨全膜。n 主要靠疏水效应与膜脂相结合。主要靠疏水效应与膜脂相结合。n 往往以往往以-螺旋或螺旋或-折叠方式存在，其中尤折叠方式存在，其中尤其以前者更为普遍。其以前者更为普遍。 n血型糖蛋白的构造血型糖蛋白的构造n 跨膜蛋白，含跨膜蛋白，含131个氨基酸残基，个氨基酸残基，N-端端和和C-端含有较长的亲水片段，端含有较长的亲水片段，N-端还含有端还含有约约100个糖残基。个糖残基。n 跨脂双层的疏水片段约含跨脂双层的疏水片段约含20个氨基酸个氨基酸残基，呈残基，呈-螺