第4章脂类和生物膜ppt课件

1、第四章 脂类和生物膜一、脂类(lipid)不溶于水，但能溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂。不溶于水，但能溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂。脂类脂类脂肪脂肪可变脂可变脂磷脂磷脂糖脂糖脂固醇固醇基本脂基本脂贮存能量的主要贮存能量的主要形式形式, ,防止机械防止机械损伤，保温损伤，保温构成生物膜的重构成生物膜的重要物质要物质(一)脂肪(三酰甘油)(fat)1 1分子甘油和分子甘油和3 3分子脂肪酸结合而成的酯。分子脂肪酸结合而成的酯。CH2 O C R1CH O C R2CH2 O C R3O O O|Glycerol Fatty acid脂肪酸脂肪酸饱和脂肪酸：软脂酸饱和脂肪酸：软脂酸16C1

2、6C）、硬脂酸）、硬脂酸(18C)(18C)。不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸含含1 1个双键油酸）个双键油酸）含含2 2个双键亚油酸）个双键亚油酸）含含3 3个双键亚麻酸）个双键亚麻酸）含含4 4个双键个双键( (花生四烯酸花生四烯酸) )COOHCOOH 必需脂肪酸必需脂肪酸指维持生命活动所必需的、体内不能合成，指维持生命活动所必需的、体内不能合成，必须从外界摄取的脂肪酸。必须从外界摄取的脂肪酸。 人类的必需脂肪酸包括几种多烯脂肪酸人类的必需脂肪酸包括几种多烯脂肪酸, ,如亚油酸如亚油酸(18:2(18:29,12)9,12)、- -亚麻酸亚麻酸(18:3(18:39,12,15)9,12,15)

3、、花生四烯、花生四烯酸酸(20:4(20:45,8,11,14)5,8,11,14)及二十碳五烯酸及二十碳五烯酸(EPA,20:5(EPA,20:55,8,11,14,17)5,8,11,14,17)和二十二碳六烯酸和二十二碳六烯酸(DHA,22:6(DHA,22:64,7,10,13,16,19)4,7,10,13,16,19)，后两者存在于鱼油中。，后两者存在于鱼油中。 人体内人体内- -亚麻酸和花生四烯酸可由亚油酸部分合成，亚麻酸和花生四烯酸可由亚油酸部分合成，EPAEPA及及DHADHA能从能从- -亚麻酸转化，但不能满足机体需要，仍需亚麻酸转化，但不能满足机体需要，仍需从食物摄入。从

4、食物摄入。CH2O H(二) 甘油磷酸酯类(Glycerophospholipids)CH2OCOR1R2OCOCH非极性尾非极性尾POXO-O极性头磷脂磷脂(phospholipids)(phospholipids)是优良的两亲性是优良的两亲性分子分子, ,在水相中自发形成脂质双分子层。在水相中自发形成脂质双分子层。疏水端亲水端磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)磷脂酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇乙醇胺乙醇胺( (胆胺胆胺) ) 胆碱胆碱 丝氨酸丝氨酸 肌醇肌醇( (环己六醇环己六醇) )pH7pH7：正电荷：正电荷 正电荷正电荷 负电荷负电荷含量最丰富含量最丰富的磷脂的磷脂, ,参与参与血液凝

5、结血液凝结生物膜主要生物膜主要成分之一成分之一肝脏和心肌分布较多肝脏和心肌分布较多生物膜成分之一生物膜成分之一(三)鞘脂类由由1 1分子脂肪酸，分子脂肪酸，1 1分子鞘氨醇或其衍生物，以及分子鞘氨醇或其衍生物，以及1 1分分子极性头基团组成。子极性头基团组成。鞘磷脂类鞘磷脂类(sphingophospholipids):(sphingophospholipids):含磷，极性头是含磷，极性头是磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺，两个疏水尾是鞘氨醇磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺，两个疏水尾是鞘氨醇和脂肪酸。和脂肪酸。脑苷脂类脑苷脂类( (糖鞘脂糖鞘脂):):不含磷，极性头是一个或多个糖不含磷，极性头是一个或多个

6、糖单位，不带电荷呈中性。两个疏水尾是鞘氨醇和脂单位，不带电荷呈中性。两个疏水尾是鞘氨醇和脂肪酸。多数存在于细胞膜外层。肪酸。多数存在于细胞膜外层。鞘磷脂的结构鞘磷脂的结构脑苷脂的分子结构脑苷脂的分子结构(四)固醇(甾醇)类 固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。由于含有固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。由于含有醇基，所以命名为固醇。最常见的固醇是胆固醇基，所以命名为固醇。最常见的固醇是胆固醇醇( (胆甾醇胆甾醇),),为动物固醇类的重要代表。为动物固醇类的重要代表。 胆固醇胆固醇(cholesterol)(cholesterol)主要在肝脏合成，是生主要在肝脏合成，是生物膜脂质的一个成分，在血浆、胆汁

7、和蛋黄内，物膜脂质的一个成分，在血浆、胆汁和蛋黄内，尤其脑组织、肾上腺内含量特别丰富。血清胆尤其脑组织、肾上腺内含量特别丰富。血清胆固醇含量过高是引起动脉粥样硬化及心肌梗塞固醇含量过高是引起动脉粥样硬化及心肌梗塞的危险因素之一。大豆、麦芽中的植物固醇能的危险因素之一。大豆、麦芽中的植物固醇能减少胆固醇在血液中的积蓄。减少胆固醇在血液中的积蓄。环戊烷环戊烷+菲菲环戊烷多氢菲环戊烷多氢菲(固醇固醇)环戊烷环戊烷菲1256891011121314151617181920212227C20-C27为异辛为异辛基基73423242526ABCD分子另一端有烃链及固醇的环状结构而疏水分子另一端有烃链及固醇

8、的环状结构而疏水分子一端有一极性头部基团羟基而亲水分子一端有一极性头部基团羟基而亲水7-7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇: :两性分子两性分子, ,在皮肤内经阳光照射可转变成在皮肤内经阳光照射可转变成VitD3VitD3567817二、生物膜二、生物膜biological membrane 所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界环境分开，这层薄膜称为细胞的质膜。环境分开，这层薄膜称为细胞的质膜。 大多数细胞中还含有许多内膜系统，组成具有大多数细胞中还含有许多内膜系统，组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如，各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体

9、、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。 细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。( (一一) )、生物膜的组成、生物膜的组成 脂类脂类( (主要是磷脂和胆固醇主要是磷脂和胆固醇) ) 蛋白质蛋白质( (包括酶包括酶) ) 少量糖类少量糖类( (糖蛋白和糖脂糖蛋白和糖脂) ) 水和金属离子等。水和金属离子等。生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。的差别。1.1.膜脂膜脂 脂类是构成生物膜最基本的结构物质脂类是构成生物膜最基本的结构物质; ; 生物膜中的脂类主要包括磷脂、胆固醇

10、等，其中以磷生物膜中的脂类主要包括磷脂、胆固醇等，其中以磷脂为主要成分；脂为主要成分； 当磷脂分散于水相时，可形成双分子层结构的脂质体当磷脂分散于水相时，可形成双分子层结构的脂质体; ; 胆固醇以中性脂的形式分布在磷脂双分子层内，对生胆固醇以中性脂的形式分布在磷脂双分子层内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于保物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于保持膜的流动性和降低相变温度。持膜的流动性和降低相变温度。内部水腔脂双层脂双层磷脂2.2.膜蛋白膜蛋白 根据蛋白质在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和根据蛋白质在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。内在蛋白。 膜蛋白具有重

11、要的生物功能，是生物膜实施功能的基膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的基本场所。本场所。外周蛋白外周蛋白内在蛋白内在蛋白糖脂糖脂胆固醇胆固醇磷脂磷脂一般占膜蛋白的一般占膜蛋白的20-30%20-30%。能溶解于水能溶解于水, ,分布于脂双层的表面，通过静电作用及离分布于脂双层的表面，通过静电作用及离子键作用等较弱的非共价键与膜的外表面结合。子键作用等较弱的非共价键与膜的外表面结合。易于分离，改变离子强度或加入金属螯合剂即可提取。易于分离，改变离子强度或加入金属螯合剂即可提取。(1)(1)外周蛋白外周蛋白(peripheral protein):(peripheral protein):

12、(2)(2)内在蛋白内在蛋白(integral protein):(integral protein):一般占膜蛋白的一般占膜蛋白的70-80%70-80%。不溶于水，有的全部埋于脂双层的疏水区或嵌在脂双不溶于水，有的全部埋于脂双层的疏水区或嵌在脂双层中或横跨全膜。以疏水和亲水两部分分别与磷脂的层中或横跨全膜。以疏水和亲水两部分分别与磷脂的疏水和亲水两部分结合。疏水和亲水两部分结合。这类蛋白质不易于分离，只有用较剧烈的条件这类蛋白质不易于分离，只有用较剧烈的条件( (如如: :去去垢剂、有机溶剂、超声波等垢剂、有机溶剂、超声波等) )才能把它们溶解下来。与才能把它们溶解下来。与脂双层疏水区接触

13、的部分，由于水分子的排除，多肽脂双层疏水区接触的部分，由于水分子的排除，多肽分子形成氢键的趋向大大增加，因此往往以分子形成氢键的趋向大大增加，因此往往以- -螺旋或螺旋或- -折叠形式存在，其中又以折叠形式存在，其中又以- -螺旋更普遍。螺旋更普遍。 去垢剂：离子型去垢剂去垢剂：离子型去垢剂(SDS,(SDS,十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠););非离子非离子去垢剂去垢剂(Triton X-100)(Triton X-100)内在蛋白内在蛋白3.3.膜糖类膜糖类 主要以糖蛋白和糖脂的形式存在。细胞膜表面的主要以糖蛋白和糖脂的形式存在。细胞膜表面的糖类一般占质膜总量的糖类一般占质膜总量的2-10%

14、2-10%。与膜蛋白和膜脂结。与膜蛋白和膜脂结合的糖类主要有中性糖、氨基糖和唾液酸。糖脂合的糖类主要有中性糖、氨基糖和唾液酸。糖脂主要为神经糖脂。糖蛋白和糖脂与细胞的抗原结主要为神经糖脂。糖蛋白和糖脂与细胞的抗原结构、受体、细胞免疫、细胞识别、血型及细胞癌构、受体、细胞免疫、细胞识别、血型及细胞癌变等密切相关。变等密切相关。( (二二) )、生物膜的结构、生物膜的结构流动镶嵌模型流动镶嵌模型(S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)(S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)膜的流动镶嵌模型结构要点：膜的流动镶嵌模型结构要点：膜结构的连续主体是极性的脂质双分子

15、层。膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。膜磷脂疏水尾部的脂肪酸在细胞的正常温度下呈液态，膜磷脂疏水尾部的脂肪酸在细胞的正常温度下呈液态，因此脂质双分子层具有流动性。因此脂质双分子层具有流动性。 内嵌蛋白内嵌蛋白“溶解溶解于脂质双分子层的中心疏水部分中。于脂质双分子层的中心疏水部分中。外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间无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。共价结合。膜蛋白可作横向运动。膜蛋白可作横向运动。( (三三) )、膜的功能、膜的功能1.1.物质传递作用。物质传递作用。2.2.保

16、护作用。保护作用。3.3.信息传递作用。信息传递作用。4.4.细胞识别作用。细胞识别作用。5.5.能量转换作用能量转换作用( (线粒体线粒体内膜和叶绿体类囊体膜内膜和叶绿体类囊体膜) )6.6.蛋白质合成与运输蛋白质合成与运输( (粗面内质网膜粗面内质网膜) )。7.7.内部运输内部运输( (高尔基体膜高尔基体膜) )。8.8.核质分开核质分开( (核膜核膜) )。生物膜的模拟生物膜的模拟人工膜是研究生物膜的一个必不可少的手段。人工膜是研究生物膜的一个必不可少的手段。3. 3. 运载工具：包载特殊功能的运载工具：包载特殊功能的生物大分子生物大分子( (酶、酶、DNADNA、激素等、激素等) )及小分子药物定向地导入特定的及小分子药物定向地导入特定的细胞中，达到诊断、治疗各种疾细胞中，达到诊断、治疗各种疾病病( (肿瘤肿瘤) )或