脂类与生物膜

关于脂类与生物膜脂类（lipid）脂质或类脂，是一类低溶于水，而高溶于非极性溶剂的生物有机分子主要是C、H、O，有些尚含N、P及S化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物脂肪酸多为4碳以上的长链一元羧酸醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇第2页,共69页,2024年2月25日，星期天按化学组成分类单纯脂类：由脂肪酸和醇类所形成的酯

脂酰甘油酯：最丰富的为甘油三酯（三酰甘油、脂肪）

蜡：14~36个C的饱和或不饱和脂肪酸与16~30个C的一元醇所形成的酯复合脂类：除了含有脂肪酸和醇外，还含有非脂分子的成分

磷脂（磷酸和含氮碱）、糖脂（糖）、硫脂（硫酸）衍生脂类：由单纯脂类或复合脂类衍生而来，具有脂质的一般性质

萜类：天然色素、香精油、天然橡胶

固醇类：固醇（甾醇、性激素、肾上腺皮质激素）

其他脂类：维生素A、D、E、K等。按能否被碱水解分类

可皂化脂类：能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的脂类

不可皂化脂类：不能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的脂类第3页,共69页,2024年2月25日，星期天5.1三酰甘油动植物油脂的化学本质是脂酰甘油脂酰甘油主要是三酰甘油三分子脂肪酸与一分子甘油的醇羟基脱水形成的化合物第4页,共69页,2024年2月25日，星期天5.1.1三酰甘油的结构有L型和D型两种构型简单甘油三酰（R相同）混合甘油三酰（R不同）CH2－O

－C－R1

│CH－O

－C－R2│CH－O

－C－R3O‖O‖O‖第5页,共69页,2024年2月25日，星期天第6页,共69页,2024年2月25日，星期天第7页,共69页,2024年2月25日，星期天5.1.2三酰甘油的理化性质无色、无味的稠性液体或蜡状固体天然的油脂常是多种三酰甘油的混合物，无固定熔点物中的三酰甘油饱和脂肪酸含量↑，熔点亦↑，常温下呈固态，俗称脂肪植物中的三酰甘油不饱和脂肪酸含量↑，熔点↓，常温下呈液态，俗称油三酰甘油通称为油脂第8页,共69页,2024年2月25日，星期天（1）水解与皂化水解（酸、碱或脂肪酶的作用）

三酰甘油→二酰甘油、单酰甘油→甘油和脂肪酸（酸水解可逆）皂化（碱水解）皂化1g油脂所需的KOH的质量（mg）称为皂化值油脂的平均相对分子质量＝（3×56×1000）/皂化值（2）氢化与卤化

具不饱和双键的三酰甘油可与H2和卤素等起加成反应

碘值：用于测定油脂的不饱和程度（3）自动氧化与酸败（指不饱和脂肪酸）

酸败作用（变蛤）：油脂在空气中暴露过久可被氧化，产生难闻的臭味油脂的不饱和成分发生了自动氧化，产生过氧化物并进而降解成挥发性的醛、酮、酸的复杂混合物第9页,共69页,2024年2月25日，星期天5.2脂肪酸饱和脂肪酸软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）不饱和脂肪酸

油酸（含1个双键）、亚油酸（含2个双键）、亚麻酸（含3个双键）、花生四烯酸（含4个双键）第10页,共69页,2024年2月25日，星期天14:0

豆蔻酸；16:0软脂酸；18:0

硬脂酸；18:1D9C

油酸；18:2D9C,12C

亚油酸；18:3D9C,12C,15C

亚麻酸；20:4D5C,8C,11C,14C

花生四烯酸；20:5D5C,8C,11C,14C,17C

二十五碳五烯酸。5.2.1脂肪酸的种类第11页,共69页,2024年2月25日，星期天5.2.2天然脂肪酸的结构特点大多数脂肪酸的碳原子数在12～24之间，且均是偶数只有一个双键的不饱和脂肪酸，一般为D9；若双键数目多于1个，则有一个为D9，其他的双键更远离羧基，往往两个双键之间相差一个亚甲基（－CH2－）双键多为顺式结构，少数为反式结构第12页,共69页,2024年2月25日，星期天第13页,共69页,2024年2月25日，星期天5.2.3必需脂肪酸不能合成必须由膳食提供的脂肪酸

自身合成：油酸18:1D9C软油酸16:1D9C不能合成：亚油酸18:2D9C,12C亚麻酸18:3D9C,12C,15C花生四烯酸20:4D5C,8C,11C,14C二十五碳五烯酸20:5D5C,8C,11C,14C,17C

亚油酸（ω－6PUFA）→γ亚麻酸→花生四烯酸α－亚麻酸（ω－3PUFA）→二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）第14页,共69页,2024年2月25日，星期天第15页,共69页,2024年2月25日，星期天5.3磷脂生物膜的主要成分甘油磷脂（第一大类膜脂）鞘磷脂（第二大类膜脂）鞘磷脂、鞘糖脂第16页,共69页,2024年2月25日，星期天5.3.1甘油磷脂甘油的两个醇羟基与脂肪酸成酯，第三个醇羟基与磷酸成酯或磷酸再与其他含羟基的物质（如胆碱、乙醇胺、丝氨酸等醇类衍生物）结合成酯

第17页,共69页,2024年2月25日，星期天非极性尾非极性尾极性头第18页,共69页,2024年2月25日，星期天第19页,共69页,2024年2月25日，星期天5.3.1几种重要的甘油磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）与磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）细胞膜中含量最丰富的脂类物质。卵磷脂常是含不同脂肪酸（软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等）的磷脂酰胆碱的混合物胆碱的成分是一种季铵离子，碱性极强脑磷脂分子中的脂肪酸与卵磷脂相似磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、缩醛磷脂、二磷脂酰甘油（心磷脂）第20页,共69页,2024年2月25日，星期天第21页,共69页,2024年2月25日，星期天5.4鞘脂类不含甘油而含鞘氨醇（sphingosine

）由一分子脂肪酸，一分子鞘氨醇或其衍生物，以及一分子极性头基团组成植物和动物细胞膜的重要组分鞘磷脂类、脑苷脂类、神经节苷脂类糖鞘脂第22页,共69页,2024年2月25日，星期天X为磷酸胆碱称为鞘磷脂（sphingmyelin）

X为糖基称为鞘糖脂（glycosphingolipid）第23页,共69页,2024年2月25日，星期天5.4.1鞘磷脂类两性分子由磷脂酰胆碱、鞘氨醇和两条长的脂肪酸烃链构成的疏水尾巴组成鞘氨醇（Sphingosine）第24页,共69页,2024年2月25日，星期天神经酰胺（Ceramide）第25页,共69页,2024年2月25日，星期天神经酰胺磷酸胆碱第26页,共69页,2024年2月25日，星期天第27页,共69页,2024年2月25日，星期天5.4.2脑苷脂类含1个糖残基的糖鞘脂神经酰胺的C1上的羟基与单糖分子以糖苷键结合糖基不含唾液酸或硫酸属中性鞘糖脂第28页,共69页,2024年2月25日，星期天第29页,共69页,2024年2月25日，星期天5.4.3神经节苷脂糖基部分含有唾液酸的鞘糖脂神经酰胺与结构复杂的寡糖结合而成糖基含硫酸的称为硫酸鞘糖脂（硫苷脂）属酸性鞘糖脂第30页,共69页,2024年2月25日，星期天第31页,共69页,2024年2月25日，星期天5.5类固醇环戊烷多氢菲的衍生物，由于含有醇基故命名为类固醇不含脂肪酸游离型及固醇脂两种形式性质由固醇骨架的取代基团以及碳－碳链间饱和或不饱和的程度所决定第32页,共69页,2024年2月25日，星期天环戊烷菲环戊烷多氢菲＋＝甾核＝角甲基＋环戊烷多氢菲角甲基第33页,共69页,2024年2月25日，星期天胆固醇是血浆蛋白及其细胞膜的重要组分，由于其既疏水又亲水，所以属于两性分子。在相变温度以上时，降低膜的流动性，在相变温度以下时，保持了膜的流动性。第34页,共69页,2024年2月25日，星期天C3核有一β取向的羟基，C17上有烃链第35页,共69页,2024年2月25日，星期天第36页,共69页,2024年2月25日，星期天雄性激素维生素D可的松胆固醇第37页,共69页,2024年2月25日，星期天7-去氢胆固醇胆钙化醇（维生素D3）1,25-二羟胆钙化醇（1,25-二羟基维生素D3）第38页,共69页,2024年2月25日，星期天5.6生物膜第39页,共69页,2024年2月25日，星期天5.6.1细胞中的膜系统细胞具有包被细胞的质膜，细胞器也有质膜，甚至在细菌、病毒的外面也有质膜电镜下表现出大体相同的形态、厚度6~9nm左右的3片层结构生物膜：细胞膜（质膜）和各种内膜系统第40页,共69页,2024年2月25日，星期天动物细胞的结构植物细胞的结构第41页,共69页,2024年2月25日，星期天5.6.2膜的化学组成化学组成：脂类、蛋白质、糖和金属离子，以及水分（占15.20%）生物膜的种类不同，膜的组分也有很大的差异，功能越复杂，蛋白质的比例越大第42页,共69页,2024年2月25日，星期天锚定膜蛋白内嵌蛋白糖脂胆固醇卵磷脂第43页,共69页,2024年2月25日，星期天（1）膜脂构成生物膜最基本的结构物质，包括磷脂、糖脂、固醇和其他脂类等，其中以磷脂为主要成分。磷脂：主要为甘油磷酸二酯，分子具有亲水的头部和疏水的尾部，在膜的结构和功能的调节上有重要的作用

糖脂：动物细胞质膜几乎都含有，含量约占外层膜脂的5%，大多都是鞘氨醇的衍生物亲水基疏水基第44页,共69页,2024年2月25日，星期天固醇：高等植物主要为谷固醇和豆固醇，动物细胞膜的固醇多为胆固醇

胆固醇：分子具有两亲性特点，具有调节膜的流动性，增加膜的稳定性以及降低水溶性韧质的通透性等作用第45页,共69页,2024年2月25日，星期天（2）膜脂的多态性

当磷脂分散于水相时，可形成脂质体脂质体：当磷脂分散于水相时，分子的疏水尾部趋向于聚在一起，避开水相，而亲水头部暴露在水相，形成具有双分子层的封闭囊泡第46页,共69页,2024年2月25日，星期天（3）膜蛋白

分为膜周边蛋白和膜内在蛋白两种。膜周边蛋白：约占膜蛋白的20~30%，分布于双层脂膜的外表层，通过静电引力或范德华力与膜结合，与膜的结合比较疏松，容易分离出来，能溶于水

膜内在蛋白：约占膜蛋白的70~80%，部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中，不溶于水，靠疏水键与膜脂相结合，而且不容易分离，主要以

-螺旋和

-折叠形式存在，以

-螺旋普遍第47页,共69页,2024年2月25日，星期天跨膜蛋白第48页,共69页,2024年2月25日，星期天临界胶束浓度第49页,共69页,2024年2月25日，星期天（3）膜糖类以糖蛋白（多）和糖脂（少）的形式存在，一般占质膜总量的2～10%；在膜上的分布是不对称的，大多处于细胞膜的外侧；在信息传递和相互识别方面具有重要作用。第50页,共69页,2024年2月25日，星期天第51页,共69页,2024年2月25日，星期天5.6.3生物膜的结构一种超分子复合体，脂质双分子层是所有生物膜共有的结构特征不对称性流动性第52页,共69页,2024年2月25日，星期天（1）不对称性：不同的膜脂在脂质双层呈不对称分布，膜蛋白或镶嵌在膜上或结合在膜的表面，膜上的寡糖链总是指向膜的胞外一侧

不对称性赋予了膜的作用具有方向性第53页,共69页,2024年2月25日，星期天（2）流动性：指膜脂和膜蛋白所作的各种形式的运动，主要由磷脂分子决定；随温度变化，脂质双层呈液晶态或凝胶态；相变温度与膜上脂肪酸烃链的长度和饱和程度有关凝胶态液晶态膜脂的相变第54页,共69页,2024年2月25日，星期天侧向移动翻转运动摆动全反式-偏转构型异构化运动旋转运动膜脂的几种方式第55页,共69页,2024年2月25日，星期天相变侧向运动翻转膜蛋白的侧向扩散膜蛋白的旋转扩散--围绕与膜平面相垂直的轴进行旋转运动第56页,共69页,2024年2月25日，星期天小鼠人细胞融合绿光膜蛋白抗体红光膜蛋白抗体第57页,共69页,2024年2月25日，星期天37℃温育42min第58页,共69页,2024年2月25日，星期天（3）流动镶嵌模型①脂双层模型1899年Overton，1925年Gorter与Grendel②三夹板模型1935年Daneilli与Davson提出的③Robertson单位模型④流动镶嵌模型

1972年由S．J．singer和G.Nicolson提出的是目前为人们所广泛接受的模型，强调了膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。第59页,共69页,2024年2月25日，星期天第60页,共69页,2024年2月25日，星期天蛋白质以及其他非脂组分与Daneilli和Davson模型不同在于两侧的蛋白以折叠形式存在且不对称分布