第四章 脂类和生物膜.ppt

1、第四章 脂类和生物膜,一、脂类（Lipid）,是一大类重要的有机化合物，是由脂肪酸和醇所组成的酯，不溶于水，而溶于非极性有机溶剂。 主要有脂肪（三酰甘油）、磷脂、糖脂、固醇。 具有多种生物功能。,1脂质（lipid）定义,脂肪酸与醇脱水反应形成的酯及其衍生物 共性：不溶于水，而易溶于非极性溶剂如乙醚、氯仿、苯等。,单纯脂类 复合脂类 衍生脂类,2脂质的分类,I 按化学组成分类,单纯脂质,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) 蜡 （含14-36C个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸与含16-30C个碳原子的一元醇所形成的酯）,单纯脂类的衍生物：除了含有脂肪酸和醇外，还含有非脂分子

2、的成分,复合脂质,磷脂（磷酸和含氮碱） 糖脂（糖） 硫脂（硫酸）,由单纯脂类或复合脂类衍生而来或与它们关系密切。,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。,衍生脂质,主要功能,1.提供能量（脂肪）。 2.保护作用和御寒作用。 3.为脂溶性物质提供溶剂，促进人及动物体吸收脂溶性物质。,4.提供必需脂酸。 5.构建生物膜。 6.脂类作为细胞表面的物质，与细胞识别、免疫等密切相关。 7.有些脂类还具有维生素和激素的功能（萜、类固醇）。,2.3 三酰甘油和蜡,2.3.1酰基甘油（acylglycerol）,呈液态：油（oil）,

3、呈固态：脂（fat）,常温下,油脂,中性脂/真脂,1分子甘油和3分子脂肪酸形成的酯,脂肪酸,饱和 ： 16C软脂酸、 18C硬脂酸,不饱和,含1个双键（油酸）,含2个双键（亚油酸）,含3个双键（亚麻酸）,含4个双键（花生四烯酸）,三酰甘油(triacylglycerol, TG),甘油（丙三醇）,单酯酰甘油,二酯酰甘油,H2O,H2O,三酯酰甘油,脂肪酸1,脂肪酸2,通式,R1=R2=R3 简单三酰甘油,混合三酰甘油,（一）三酰甘油,脂肪：甘油三酯，三酰甘油，triglyceride（TG）,甘油三酯的性质,物理性质：甘油三酯性质与其中的脂肪酸性质有关（如熔点：组分中的脂肪酸碳链越长、饱和度越

4、高则熔点越高）。脂肪和油。为中性的非极性分子，不溶于水而溶于非极性有机溶剂。极性头，形成微团或双分子层。 水解（酸碱脂肪酶）及皂化反应（皂化值）：可用来推算油脂的平均分子量：3561000皂化值 酸败与酸值：测游离脂肪酸含量，表示油脂品质好坏,中韩1g脂肪中的游离脂肪酸所消耗的KOH的mg数。 氢化和卤化反应（碘值）：可用来测定油脂中脂肪酸的不饱和度，100克油脂吸收碘的克数。,上一页,下一页,返回,2.2脂肪酸的理化性质,溶解度 与烃链的长度有关 熔 点 与双键数目、顺反有关 皂化反应 动植物油脂在氢氧化钠或氢氧化钾作用 下水解生成的脂肪酸盐。 乳化作用 脂肪酸盐、胆汁酸盐、SDS、Trit

5、on X-100；乳 化/去污机理？ 腐败和过氧化,2.3必需脂肪酸（essential fatty acid),定义：人体不能合成，必需由膳食提供的对人体功能必不可少的多不饱和脂肪酸。,亚油酸(6PUFA）亚麻酸花生四烯酸,亚麻酸（3PUFA）二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）,脂肪酸（fatty acid）,C原子大多是双数，常见的是16和18个C原子。 脂肪酸分为饱和和不饱和两种。饱和脂肪酸如软脂酸和硬脂酸。不饱和脂肪酸如油酸（1个双键）、亚油酸（2个）、亚麻酸（3个）、花生四烯酸（4个）。,脂酸的空间构象,长链脂肪酸与长链一元醇/固醇形成的酯 脂肪醇中的碳原子在16以上

6、分布在生物体表面起保护作用,植物蜡防虫蛀、防辐射、降低水分蒸发 动物蜡防水、保温、筑巢,2.3.2蜡（wax),巴西棕榈蜡,通式,RCOOR 多为饱和脂肪酸 醇饱和或不饱和/固醇,蜂蜡完全不透水,（二）甘油磷酸酯类 （glycerophosphatide）,两性脂类：极性头部（磷酸基团）和非极性尾部。 极性基团亲水，指向水相；非极性尾由于对水的 斥力而形成疏水中心。,（三）鞘脂类,是动植物细胞膜的重要组分，在神经细胞和脑内含量较高。具有极性头和两个非极性尾，但不含甘油。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所组成。鞘脂类分为三类。,1.鞘磷脂类,最简单而在高等动物组织中含量

7、最丰富的鞘脂类。极性头部是磷酰胆碱或磷酰乙醇胺。也可以划入磷脂类。,常见的甘油磷脂,磷脂酰乙醇氨（脑磷脂）,磷脂酰胆碱（卵磷脂）,磷脂酰丝氨酸,磷脂酰甘油,磷脂酸,鞘氨醇磷脂（phosphosphingolipid）,胆碱（Choline）,胆碱具有碱性、醇性。,胆碱的生物功能,（1）乙酰胆碱是重要的神经递质，传导神经冲动。 （2）防止脂肪肝。 （3）生物体内的甲基供体。,磷脂酰乙醇胺：（phosphatidyl ethanolamine） 也称脑磷脂（cephalin）,乙醇胺,2.脑苷脂类,不含磷，极性头部不带电荷 ，故呈中性。含有一个或多个糖单位，故称为糖鞘脂。如半乳糖苷脂，含有D-半乳

8、糖作为极性头部。 此类脂存在于脑细胞膜或其他细胞膜中。,半乳糖脑苷脂,3.神经节苷脂类,最复杂的糖鞘脂类，含有几个糖基组成的巨大头部。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。 神经节苷脂是细胞表面特异受体的重要组分，与各类专业性有关，还可能与组织免疫性以及细胞间的识别有关。,神经节苷脂（ganglioside）,（四）固醇类,均为环戊烷多氢菲的衍生物，由于含有醇基故命名为固醇。 固醇的性质是由固醇骨架的取代基及C-C间不饱和的程度所决定的。,+,环戊烷多氢菲,菲,环戊烷,固醇类（steroid） 环戊烷多氢菲的一元醇及其衍生物,1、结构特点,甾 核,A环,B环,C环,D环,角

9、甲基,胆固醇的结构（两性分子）,胆固醇和非动物固醇 特点：C3核有一取向的羟基 C17上有烃链 功能：构成生物膜、形成类固醇,胆固醇、豆固醇、麦角固醇、酵母固醇,二、生物膜,（一）细胞中的膜系统 生物体的基本结构和功能单位是细胞。 细胞的质膜和其他许多细胞器均有一层膜包被。各种膜的功能和组分有所不同，但形态上较为类似，统称为生物膜。,（二）膜的化学组成,主要由脂类和蛋白质两大类物质组成，还含有少量糖类以及金属离子。,1.膜脂,主要包括磷脂、固醇和鞘脂类（都是两性分子）。 包括磷脂酯胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰肌醇（PI）、鞘磷脂（SM）等。,脂质体（lipo

10、some）,当磷脂分散于水相时，分子疏水尾部倾向于聚集在一起，避开水相，而亲水头暴露在水相，形成具有双分子层结构的封闭囊泡，称为脂质体。,脂质体,脂质体的应用 靶向药物,2.膜蛋白,根据其在膜结构中的分布可分为外周蛋白和内嵌蛋白。 外周蛋白分布于膜的外表，通过静电作用和离子键等非共价键与膜的外表相结合。 内嵌蛋白的主要特征是水不溶性，分布在磷脂双分子层中。,内嵌蛋白 （integral pr）,外周蛋白 （peripheral pr）,膜蛋白的功能,物质代谢酶 物质传送通道蛋白 细胞运动 信息的接收与传递受体蛋白 支持与保护,几种类型的通道蛋白,3.膜糖类,主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。在质膜

11、总量的210左右。 主要有中性糖、氨基糖和唾液酸等（表45） 与抗原结构、受体、细胞免疫反应、细胞识别、血型及细胞癌变等有密切关系。,红血球中的血型糖蛋白 （Glycophorin）,（三）膜的结构,流动镶嵌模型（Fluid mosaic model） （S.J. Singer, G.Nicolson, 1972）。,要点,（1）膜的基质或膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层； （2）脂质的疏水尾部含有饱和或不饱和脂肪酸（FA），而FA在细胞正常温度下呈液态，因此双分子层具有流动性；,（3）膜的内嵌蛋白的表面具有疏水的氨基酸侧链，故此类蛋白可“溶解”于双分子的中心疏水部分中； （4）外周蛋白的表面主要含有亲水性R基，可通过静电引力与带电荷的脂质双分子层的极性头部连接。,（5）双分子层中的脂质分子之间或蛋白质的分子与脂质之间无共价结合。 （6）膜蛋白可做横向运动。 此模型并不能解释所有现象。,（四）膜