【简明生物教程】课件第四章脂类和生物膜.ppt

1、第四章 脂类和生物膜,4.1脂类的概念和类别 脂类的化学概念 脂类是脂肪酸(C4以上的)和醇包括甘油醇、鞘氨醇(成称神经醇)、高级一元醇和固醇等所组成的酯类及其衍生物。是不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂（如氯仿、乙醚、丙酮、苯等）中的有机化合物。 生物体含有的脂类主要有脂肪（三酰甘油）、磷脂、糖脂、固醇等。 脂类不但化学结构有差异，而且具有不同的生物功能。,脂质的分类 单脂：为脂酸与醇(甘油醇、高级一元醇)所组成的酯类。 脂：一般在室温时为固态，是甘油与3分子脂酸结合所成的三酰甘油，称脂肪或真脂，也称中性脂。 油：指一般在空温时为液态的脂肪，脂性油。就化学本质来说，脂含较多饱和脂酸，油含较多不

2、饱和脂酸和低分子脂酸。 蜡：高级脂酸与高级一元醇所生成的酯，如虫蜡、蜂始等。,复脂 ：脂酸与醇(甘油醇，鞘氨醉2)所生成的酯，同时含有其他非脂性物质，如糖、磷、酸及氮碱。 磷脂：含磷酸与氮碱的脂类，分甘油醇磷脂和鞘氨醇磷脂两类。鞘氨醇磷脂不含甘油醇而含鞘氨醇。 糖脂：含糖分子的脂类，由鞘氨醇或甘油醇与脂酸和糖所组成，如脑苷脂和神经节苷脂。,4.1三酰甘油（脂肪、真脂）,上式中R1、R2及R3是脂肪酸的烃链，若相同则称单纯甘油酯；若不同则称为混合甘油酯。,脂肪酸的种类及命名 1、种类 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 2、命名,甘油醇磷酯 结构为：,甘油取代物的构型,2.3.1.2 鞘氨醇磷酯 鞘脂类具

3、有一个极性头和两个非极性尾，但不含有甘油。 由脂肪酸，鞘氨醇和磷酰胆碱（或磷酰乙醇胺）组成。,鞘氨醇,神经酰胺,鞘氨醇磷酯,甘油醇磷酯,鞘磷脂,脑苷脂,神经节苷脂 含有由几个糖基组成的巨大极性头。神经节苷脂的一个或多个末端糖基是N-乙酰基神经酸即唾液酸。,4.4固醇 固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物，由于含有醇基故命名为固醇。,胆固醇,非动物固醇,脂质及固醇的生物功能 储备能源 极性脂参与生物膜的构成 有些脂类具有重要生物活性（激素） 有些脂类是生物表面活性剂 作为溶剂（脂溶性的维生素和激素） 参与生物的代谢,生物膜,1生物膜的组成 主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、 蛋白质（包括酶）和多糖类组

4、成， 水和金属离子等。 生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。,2生物膜的结构,生物膜是以磷脂、胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜,生物膜的结构,膜的构造,（1）脂质 Lipid,脂质是构成生物膜最基本的结构物质 脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。,3. 构成生物膜的主要物质, 磷脂Glycerophospholipids,主要是磷酸甘油二脂。甘油中第1，2位碳原子与脂肪酸酯基（主要是含16碳的软脂酸和18碳的油酸）相连，第3位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂，其磷酸酯基组成也不相同。,磷脂的特点,磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性的脂肪酸链，是优良的两亲性分子。 磷

5、脂分子在水溶液中，由于水分子的作用，能够形成双层脂膜结构或微团结构。 磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。 磷脂的这种性质，使它具有形成生物膜（双层脂膜）的特性。,磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链，是优良的两亲性分子,磷脂的两亲性结构,极性端,非极性端, 胆固醇Sterols,胆固醇是一种类脂化合物, 在生物膜中含量较多。,胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于保持膜的流动性和降低相变温度。, 糖脂Glycosphingolipids,糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。 糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。 动物细胞膜所含的糖

6、脂主要是脑苷脂。 结构为：,半乳糖,（2）膜蛋白质,生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白。 根据它们在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。 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。,外周蛋白peripheral protein,这类蛋白约占膜蛋白的2030%，分布于双层脂膜的外表层，主要通过静电引力或范德华力与膜结合。 外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。 外周蛋白能溶解于水。,内在蛋白integral protein,内在蛋白约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。 这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合，而且不

7、容易从膜中分离出来。 内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没有水分子的影响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，因此，它们主要以-螺旋和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。,内在蛋白,（3）糖类,生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。 糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。 生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有重要作用。,生物膜的功能,生物膜具有保护、转运、能量转换、信息传递、运动和免疫等生物功能。,1保护功能,在细胞或细胞器中，生物膜第一个重要作用是将其内含物质与外

8、界环境分隔开来，使之成为具有特殊功能的独立体。 生物膜能够保护细胞或细胞器不受或少受外界环境因素改变的影响，保持它们原有的形状和完整结构。,2转运功能,细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以维持其正常的功能。 细胞或细胞器通过生物膜，从膜外选择性地吸收所需要的养料，同时也要排出不需要的物质。 在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜起着重要的调控作用。,（1）被动转运(passive transport),物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓度的另一侧，即沿着浓度梯度（膜两边的浓度差）的方向跨膜转运的过程。 这类转运是通过被转运物质本身的扩散作用进行的，是一个不需要外加能量的自发过程。 许多物质的被

9、动转运过程需要特殊的蛋白载体帮助。,转运通道,（2）主动转运(active transport),主动转运是在外加能量驱动下进行的物质跨膜转运过程。 主动转运的物质，可以是离子、小分子化合物，也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白或酶等。 这一过程一般都与ATP的释能反应相偶联。,大分子物质的跨膜转运,3信息传递 （细胞信号转导） （Cell signal transduction）,生物体内的信息传递，例如激素的刺激、神经传导和遗传信息的传递等，主要是在细胞膜上进行的。 细胞膜上有接受不同信息的专一性受体，这些受体能识别和接受各种特殊信息，然后将不同的信息分别传递给有关的靶细胞并产生相应的效应

10、以调节代谢、控制遗传和其它生理活动。,4能量转换,氧化磷酸化：通过生物氧化作用，将食物分子中存储的化学能转变成生物能，即将化学能转换成ATP分子的高能磷酸键。然后再通过ATP分子磷酸键的分解释放能量，为生物体提供所需的能量。 光合磷酸化：通过光合作用，将光能（主要是太阳能）转换成ATP的高能磷酸键。再利用ATP的能量合成糖类物质。 真核细胞的氧化磷酸化主要在线粒体膜上进行。 原核细胞的氧化磷酸化则是在细胞质膜上进行。 光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行。,5免疫功能,细胞的免疫性主要是由于细胞膜上有专一性的抗原受体，当抗原受体被抗原激活后，即产生相应的抗体。 抗体能够识别及特异性地与外源性抗原（如

11、细菌、病毒等）结合并吞噬消灭。 另外，吞噬细胞和淋巴细胞的免疫功能，是由于它们能够识别外源物质（细菌或其它蛋白质等），并能将这些外源物质吞噬消灭。,6运动功能,许多原生动物及单细胞动物主要是通过其细胞膜表面的纤毛或鞭毛的摆动而移动。 淋巴细胞的吞噬作用和某些细胞利用质膜内折叠将外源物质包围入细胞的作用等都是靠细胞膜的运动实现的。,细胞的功能,细胞的细胞膜、细胞质和细胞器是细胞的功能机构。 生命现象中的许多重要过程，例如细胞的进化，遗传信息的传递，生物的生殖、发育和衰老，生物代谢和调节，能量的产生和转换，激素的作用机制，神经信息的传递等，都与生物膜和细胞器功能密切相关。,1细胞膜Cell mem

12、brane,细胞膜是真核细胞表层的一层薄膜，是活细胞的重要组成部分。 它具有保护细胞、进行物质交换、传递信息、能量转换、运动和免疫等生理功能。,2细胞质cell plasma,细胞质是非常复杂的生物胶体。 细胞质所含的有形物质为各种细胞器，细胞器之间为胞液。 细胞胞液主要由酶、激素、脂类、糖类以及多种无机盐和水组成。 胞液是细胞内各种细胞器之间相互联系的介质。,3细胞器,细胞质内含有一些具有独立形态的结构，称为细胞器。 细胞器通过膜（细胞内膜）与周围环境分开，具有特定的生理功能。,（1）细胞核cell nucleus,原核细胞的原始核无核膜和核仁，没有固定的形状，只有一个含有DNA遗传信息的区

13、域。 真核细胞含有固定形状的细胞核，它有核膜、核仁和组蛋白等，主要成分是DNA、 RNA和有关的合成酶。 细胞核具有遗传信息的存储、复制和转录等功能。,细胞核的结构,（2）线粒体mitochondrion,原核细胞不含线粒体，大多数动植物真核细胞都含有线粒体。 线粒体为棒状小粒，由内外膜和基质组成。 外膜包围着内膜，内膜部分曲折伸入基质使内外膜之间形成孔穴。 内膜为半透膜，只有部分小分子物质可以通过。外膜通透性较大，分子量小于一万的分子都可以通过。,线粒体功能,线粒体含有多种酶系。 主要是呼吸链电子传递酶系、糖类分解氧化酶系、脂酸的氧化酶系、氧化磷酸化酶系、核酸合成酶系和蛋白质合成酶系等。 线

14、粒体是进行生物代谢和能量转换最重要的场所。,（3）核糖核蛋白体ribosomes,核糖核蛋白体又称为核糖体，由核糖核酸与多种结合蛋白构成。 是蛋白质生物合成的主要场所。,（4）内质网endoplasmic reticulum,内质网是由细胞膜引伸形成的小管和小胞构成的网状结构。 原核细胞无内质网，而所有的真核细胞都有内质网。不同细胞的内质网的大小、形状和数目都不相同。 内质网上附着有核糖核蛋白体的部分，表面粗糙，称为粗面内质网。不附有核糖核蛋白体的部分，表面光滑，称为滑面内质网。 内质网上含有多种重要酶系，参与有关蛋白质、甘油酯和磷脂的合成及解毒等。,内质网的结构,（5）高尔基体Golgi,高尔