脂质和生物膜化学课件

1、脂质和生物膜化学 第三章第三章 脂质和生物膜化学脂质和生物膜化学 脂质和生物膜化学第三节第三节 磷脂磷脂第四节第四节 固醇和类固醇固醇和类固醇第五节第五节 生物膜生物膜 一、生物面膜的定义一、生物面膜的定义 一、生物膜的化学组成一、生物膜的化学组成 二、生物膜的结构二、生物膜的结构 三、生物膜的功能三、生物膜的功能第一节第一节 慨述慨述一、脂质的定义一、脂质的定义二、脂质的类别二、脂质的类别三、脂质的生物学意义三、脂质的生物学意义第二节第二节 油脂油脂一、油脂的存在一、油脂的存在二、油脂的结构二、油脂的结构三、油脂的理化性质三、油脂的理化性质四、油脂的鉴定四、油脂的鉴定学习纲要：学习纲要：脂质

2、和生物膜化学第一节第一节 慨述慨述 一、脂质的定义一、脂质的定义 凡是水不溶性的、基本成分含有醇与脂肪酸的一类化合物统称为脂质类。（既依据溶解特性又依据结构特点来定义） 脂质和生物膜化学第一节第一节 慨述慨述二、脂类的类别二、脂类的类别按其化学组成的不同可分为两大类：按其化学组成的不同可分为两大类：单脂单脂由高级脂肪酸和醇构成。由高级脂肪酸和醇构成。其中甘油三酯通称为油其中甘油三酯通称为油脂脂也叫脂肪也叫脂肪，而高级醇的脂肪酸酯称为蜡。，而高级醇的脂肪酸酯称为蜡。复脂（类脂）复脂（类脂）除了高级脂肪酸和醇以外，还含有其他除了高级脂肪酸和醇以外，还含有其他成分的脂，包括磷脂、糖脂和固醇等。成分的

3、脂，包括磷脂、糖脂和固醇等。按其功能的不同也可分为两大类：按其功能的不同也可分为两大类：结构脂质结构脂质作为组织成分的脂质，含量比较稳定，这类作为组织成分的脂质，含量比较稳定，这类脂一般属于类脂；脂一般属于类脂；储存脂质储存脂质作为机体能量来源的脂质，游离存在皮下、作为机体能量来源的脂质，游离存在皮下、器官之间或种子和果实中，含量不稳定，这类脂一般属于器官之间或种子和果实中，含量不稳定，这类脂一般属于油脂。油脂。脂质和生物膜化学脂类脂类单脂：脂肪单脂：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复脂：复脂：二、脂类的类别二、脂类的类别脂质和生物膜化学第一节第一节 慨述慨述三、脂质的生物

4、学功能三、脂质的生物学功能 归纳起来有：归纳起来有：是生物体组织细胞的构成成分，主要用于构成细胞膜；是生物体组织细胞的构成成分，主要用于构成细胞膜；氧化分解提供能量，具有体积小（因脂质几乎以无水的形式存氧化分解提供能量，具有体积小（因脂质几乎以无水的形式存在），热价高（燃烧价是糖或蛋白质的两倍多）等特点，冬眠在），热价高（燃烧价是糖或蛋白质的两倍多）等特点，冬眠动物所用的能量主要是由脂肪氧化产生的；动物所用的能量主要是由脂肪氧化产生的；具有润滑、防震、防寒（保温）等作用：高等动物皮下的结缔具有润滑、防震、防寒（保温）等作用：高等动物皮下的结缔组织、视网膜、内脏器官的系网膜可以避免器官之间的相互

5、摩组织、视网膜、内脏器官的系网膜可以避免器官之间的相互摩擦，震动时得以固定而不受损伤；皮下堆积的脂肪层，能防止擦，震动时得以固定而不受损伤；皮下堆积的脂肪层，能防止体温外散，所以有体温外散，所以有“胖人怕热而不怕冷胖人怕热而不怕冷”的说法。的说法。是某些活性物质的溶剂。活性物质是指生物体内含量少，但又是某些活性物质的溶剂。活性物质是指生物体内含量少，但又起着极其重要作用的物质，如起着极其重要作用的物质，如VA、VD、VE、VK，还有激素，还有激素等，它们要溶于脂类物质后才有利于吸收和代谢。等，它们要溶于脂类物质后才有利于吸收和代谢。脂质和生物膜化学第二节第二节 油脂油脂一、油脂的结构一、油脂的

6、结构油脂（油脂（acyl glycerols)分为单脂酰、二脂酰和三分为单脂酰、二脂酰和三脂酰甘油，其中三脂酰甘油又称为甘油三酯。脂酰甘油，其中三脂酰甘油又称为甘油三酯。甘油三酯的由一分子甘油和三分子脂肪酸脱水缩合甘油三酯的由一分子甘油和三分子脂肪酸脱水缩合而成：而成：CH2CHOCCH2OOR1CCR3R2OOO脂质和生物膜化学第二节第二节 油脂油脂一、油脂的结构一、油脂的结构脂肪酸的结构高等动植物的脂肪酸有以下共性：高等动植物的脂肪酸有以下共性：1、脂肪酸链长多为、脂肪酸链长多为14-20个碳原子，都是偶数。个碳原子，都是偶数。2、最常见的脂肪酸是软脂酸、硬脂酸以及油酸；、最常见的脂肪酸是

7、软脂酸、硬脂酸以及油酸；3、有饱和和不饱和脂肪酸之分，高等植物和低温、有饱和和不饱和脂肪酸之分，高等植物和低温生活的动物中，常见到高不饱和脂肪酸。含量高生活的动物中，常见到高不饱和脂肪酸。含量高于饱和脂肪酸。于饱和脂肪酸。4、不饱和脂肪酸，几乎都具有顺式的几何构型。、不饱和脂肪酸，几乎都具有顺式的几何构型。脂质和生物膜化学脂肪酸脂肪酸饱和脂肪酸饱和脂肪酸：软脂酸（：软脂酸（16C）、硬脂酸（）、硬脂酸（18C）。）。不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸含含1个双键（油酸）个双键（油酸）含含2个双键（亚油酸）个双键（亚油酸）含含3个双键（亚麻酸）个双键（亚麻酸）含含4个双键（花生四烯酸）个双键（花生四烯酸）

8、维持人和动物生长所需的，体内维持人和动物生长所需的，体内又不能合成而必必需从食物中来又不能合成而必必需从食物中来的的脂肪酸的的脂肪酸必需脂肪酸：必需脂肪酸：脂质和生物膜化学二二.油脂的理化性质油脂的理化性质1.溶解性溶解性: 不溶于水易溶于不溶于水易溶于有机溶剂有机溶剂2.熔点熔点: 熔点较低熔点较低,三脂酰甘油三脂酰甘油(硬硬,软脂酸软脂酸)为为600C左右左右, 含一个双键含一个双键,熔点下降熔点下降140C,双键越多双键越多,熔点越低熔点越低.3. 密度密度: 相对密度小于相对密度小于1,比水轻比水轻.4.乳化作用乳化作用: 脂肪在乳化剂作用下脂肪在乳化剂作用下,可变成细小的颗粒可变成细

9、小的颗粒,均匀地均匀地 分散在水中而形成稳定的乳状液分散在水中而形成稳定的乳状液-叫乳化作用叫乳化作用5.水解作用水解作用: 一切油脂均能被酸一切油脂均能被酸,碱碱,酶水解酶水解.水解产物为脂肪酸水解产物为脂肪酸 和甘油和甘油. 水解作用在碱性溶液水解作用在碱性溶液(NaOH/KOH)中中 进行时进行时,生成高级脂肪酸的盐生成高级脂肪酸的盐(钠盐钠盐/钾盐钾盐)-肥皂肥皂, 脂肪酸的碱水解过成称为皂化作用脂肪酸的碱水解过成称为皂化作用6.加成作用加成作用: 不饱和脂肪酸中的双键可与氢或卤素起加成作用不饱和脂肪酸中的双键可与氢或卤素起加成作用 与卤素的加成作用与卤素的加成作用-称卤化作用称卤化作

10、用7.氧化作用氧化作用:不饱和脂肪酸中的双键被空气中的氧氧化生成过不饱和脂肪酸中的双键被空气中的氧氧化生成过 氧化物氧化物,进一步氧化成醛进一步氧化成醛,酮酮,酸及其衍生物酸及其衍生物. 天然油脂暴露在空气中一段时间后产生刺鼻臭味天然油脂暴露在空气中一段时间后产生刺鼻臭味, 称为酸败称为酸败脂质和生物膜化学三三.油脂的鉴定油脂的鉴定1.皂化值皂化值: 完全皂化完全皂化1克油脂所需要氢氧化钾的毫克数克油脂所需要氢氧化钾的毫克数, 称为油脂的皂化值称为油脂的皂化值. 油脂的皂化值与油脂的分子量成反比油脂的皂化值与油脂的分子量成反比2.碘值碘值: 油脂的卤化作用中油脂的卤化作用中,100克油脂与碘作

11、用所需碘的克数克油脂与碘作用所需碘的克数 碘值可表示油脂中脂肪酸的不饱和度碘值可表示油脂中脂肪酸的不饱和度 碘值碘值 130叫干性油叫干性油, 100-130叫半干性油叫半干性油, 100非干性油非干性油3.酸值酸值: 中和中和1克油脂中的游离脂肪酸所需要的氢氧化钾的克油脂中的游离脂肪酸所需要的氢氧化钾的 毫克数毫克数, 酸值可以表示油脂品质的优劣酸值可以表示油脂品质的优劣脂质和生物膜化学第三节第三节 磷脂磷脂 主要是磷酸甘油二脂。甘油中第主要是磷酸甘油二脂。甘油中第1 1，2 2位碳原子与位碳原子与脂肪酸酯基（主要是含脂肪酸酯基（主要是含1616碳的软脂酸和碳的软脂酸和1818碳的油碳的油酸

12、）相连，第酸）相连，第3 3位碳原子则与磷酸酯基相连。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。不同的磷脂，其磷酸酯基组成也不相同。（一）甘油磷脂类：（一）甘油磷脂类： （二）神经鞘磷脂：（二）神经鞘磷脂： 脂质和生物膜化学（一）甘油磷酸酯类（一）甘油磷酸酯类CH2OCOR1R2OCOCHCH2O HPOO-OH X非极性尾非极性尾极性头磷脂在水相中自发形成脂质双分子层。脂质和生物膜化学C CH H2 2O OC CC CH HC CH H2 2O OO OC CR R1 1R R2 2O OO OP PO OO OH HO OX X磷脂的结构类型磷脂的结构类型O OH H

13、2 2C CC CH HC CH H2 2O OO OC CO OC CR R3 3R R4 4O O P PO OO O- -O OP PO O- -O OC CH H2 2C CH HC CH H2 2O OO OH HX X= = H HX X= = C CH H2 2C CH H2 2N N( (C CH H3 3) )2 2X X= = C CH H2 2C CH H2 2N NH H2 2X X= = C CH H2 2C CH H( (O OH H) )C CH HO OH HX X= = C CH H2 2C CH H( (N NH H2 2) )C CO OO O- -X X

14、= =X X= =OHOHOHOHOH磷脂酸磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇二磷脂酰甘油脂（心磷脂）（脑磷脂）脂质和生物膜化学磷脂的特点磷脂的特点磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性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。的脂肪酸链，是优良的两亲性分子。磷脂分子在水溶液中，由于水分子的作用，磷脂分子在水溶液中，由于水分子的作用，能够形成双层脂膜结构或微团结构。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磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。膜。磷脂的这种性质，使它具有形成生物膜（双磷脂的这种性质，使它

15、具有形成生物膜（双层脂膜）的特性。层脂膜）的特性。脂质和生物膜化学（二）、神经鞘磷脂（二）、神经鞘磷脂CH3（CH2）12-CH=CH-CH-OH RCONH-CH O CH2-O-P-O-CH2CH2N（CH3）3 O-+脂酰基脂酰基磷酰胆碱磷酰胆碱鞘氨醇鞘氨醇名称名称分布分布X磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 卵磷脂卵磷脂 卵黄最多，动物各组织卵黄最多，动物各组织 胆碱胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 脑磷脂脑磷脂 与卵磷脂并存与卵磷脂并存 乙醇胺乙醇胺 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 丝氨酸磷脂丝氨酸磷脂 动物各组织动物各组织 丝氨酸丝氨酸 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇 肌醇磷脂肌醇磷脂 动植微，动脑肝肺动植微，动脑

16、肝肺 肌醇肌醇 缩醛磷脂缩醛磷脂 动脑心，某些细菌动脑心，某些细菌 乙醇胺乙醇胺 神经鞘磷脂神经鞘磷脂 动神经血肺脾动神经血肺脾 胆碱胆碱脂质和生物膜化学胆固醇胆固醇(胆甾醇胆甾醇)名称名称分布分布功能功能动物血液动物血液,脂肪脂肪,脑及神经脑及神经B环开环环开环转化为转化为D3麦角固醇麦角固醇 酵母，植物中酵母，植物中B环开环转化为环开环转化为D2胆酸胆酸 动物胆汁动物胆汁 脂肪乳化剂脂肪乳化剂甾体激素甾体激素 动物动物 性激素，性激素， 调节糖，盐代谢调节糖，盐代谢 肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素 性腺分泌性腺分泌 强心苷强心苷 植物玄参科植物玄参科 医药强心剂医药强心剂 或百合科或百合科

17、剧毒剧毒皂角苷皂角苷 植物薯蓣科植物薯蓣科 医药制剂医药制剂 化工原料化工原料蟾毒蟾毒 动物蟾科动物蟾科 强心剂，剧毒强心剂，剧毒脂质和生物膜化学第五节第五节 生物膜生物膜 一、生物膜的定义一、生物膜的定义所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界环所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界环境分开。境分开。另外，大多数细胞中还含有许多内膜系统，组成另外，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，具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、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

18、。细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。电镜下表现出大体相同的形态、厚度69nm左右的3片层结构。脂质和生物膜化学第五节第五节 生物膜生物膜 二、生物膜的化学组成二、生物膜的化学组成1.膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘脂。当磷脂分散于膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘脂。当磷脂分散于水相时，可形成脂质体。水相时，可形成脂质体。2.膜蛋白膜蛋白3.膜糖类膜糖类4.水和金属离子水和金属离子生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。脂质和生物膜化学三、生物膜的结构三、生物膜的结构双层脂分子构成（E. Gorter, F.Grendel, 1925)三明治式结构模型(

19、H.Davson, J.F.Danielli, 1935)单位膜模型(J.D.Robertson, 1959)流动镶嵌模型流动镶嵌模型(S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)第五节第五节 生物膜生物膜脂质和生物膜化学生物膜是以磷脂、胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜生物膜是以磷脂、胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜脂质和生物膜化学脂质和生物膜化学脂质和生物膜化学膜的流动镶嵌模型结构要点膜的流动镶嵌模型结构要点1.膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。2.脂质双分子层具有流动性。脂质双分子层具有流动性。3.内嵌蛋白内嵌蛋白“溶解溶解”于脂质双分子

20、层的中心疏水部分。于脂质双分子层的中心疏水部分。4.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。5.双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间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。无共价结合。6.膜蛋白可作横向运动。膜蛋白可作横向运动。脂质和生物膜化学 1 1、保护功能、保护功能四、生物膜的功能四、生物膜的功能第五节第五节 生物膜生物膜脂质和生物膜化学 2 2、转运功能、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。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

21、要的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。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。在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜起着重要的调控作用。脂质和生物膜化学被动转运被动转运物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓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。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用进行的，是一个不需要外加能量的自

22、发过程。过程。许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白载体帮助。载体帮助。脂质和生物膜化学脂质和生物膜化学 主动转运主动转运主动转运是在外加能量驱动下进行的物质主动转运是在外加能量驱动下进行的物质跨膜转运过程。跨膜转运过程。主动转运的物质，可以是离子、小分子化主动转运的物质，可以是离子、小分子化合物，也可以是复杂的大分子物质，如某合物，也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白或酶等。些蛋白或酶等。这一过程一般都与这一过程一般都与ATPATP的释能反应相偶联。的释能反应相偶联。脂质和生物膜化学主动转运的特点主动转运的特点 膜的专一性：膜对于主动转运的物质有专一性。膜的专一性：膜对于主动转运的物质有专一性。 载体蛋白：物质的主动转运需要载体蛋白的参与。载载体蛋白：物质的主动转运需要载体蛋白的参与。载体蛋白具有专一性，一种载体蛋白一般只能转运一种或体蛋白具有专一性，一种载体蛋白一般只能转运一种或一类物质。一类物质。 方向性：物质可以逆浓度梯度或电化学梯度进行转运。方向性：物质可以逆浓度梯度或电化学梯度进行转运。如细胞为了保持膜内、外的如细胞为了保持膜内、外的K K+ +和和NaNa+ +离子的浓度梯度以离子的浓度梯度以维