8脂质和生物膜ppt课件

1、脂质的概念脂质(lipid，脂类/类脂)是一类低溶于水而溶于非极性溶剂的生物有机分子1. 普通不溶于水，而溶于脂溶剂2. 大部分为脂肪酸和醇所构成的酯及其衍生物3. 可以作为生物体的构造物质或能量物质等根本特征：元素组成： C、H、O，有的还含有N、P、S等 脂质和生物膜.按脂质化学构造分类单纯脂质：由脂肪酸和醇构成的脂，如油脂(脂肪 和油)、蜡复合脂质：除上述物质之外还有其他物质，如磷 脂、糖脂、脂蛋白等异戊二烯系脂质：萜类(天然色素、香精油)，固醇 类(胆酸、性激素、肾上腺皮质激素)衍生脂质：如脂肪酸的衍生物前列腺素，维生素 A、 D、E、K等.按脂质的皂化性质分类(被碱水解产生皂/脂肪酸

2、盐)可皂化脂质(含有脂肪酸)： 一、中性脂肪：甘油一脂，甘油三脂等 二、磷脂类：甘油磷脂和鞘磷脂 三、蜡：长链脂肪酸与长链醇构成的脂非皂化脂质(不含脂肪酸)： 一、萜类异戊二稀的衍生物 二、类固醇类环戊烷多氢菲的衍生物 三、前列腺素20碳不饱和脂肪酸的衍生物.按脂质生物学功能分类储存脂质：提供能量，如三酰甘油和蜡 1g 油脂 37 kJ， 1g 糖/蛋白 17 kJ， 油脂作为储存燃料的优点是不用携带像储存多糖那样的结合水；正常人储存的脂肪(1520kg)可以提供一个月的能量需求，而糖原提供的能量不够一天的需求。动物皮下储存的脂肪还可作为抗低温的绝缘层(如极地温血动物)；皮下、肠系膜脂肪组织还

3、起防震的填充物作用。 海洋浮游生物中蜡是代谢燃料的主要储存方式；脊椎动物的皮肤腺分泌蜡来维护毛发和皮肤，使之柔韧光滑并防水；植物叶片覆盖一层蜡以防寄生物侵袭和水分的过度蒸发.构造脂质：构成生物膜的骨架 细胞的外周膜、核膜和各种细胞器的膜由磷脂类构成双分子层，分为亲水部分(极性头)和疏水部分(非极性尾)；脂双层具有屏障作用，使膜两侧的亲水物质不能自在经过，对维持细胞正常的构造和功能具有重要的意义活性脂质：具有专注的重要生物活性 包括很多类固醇(如雄性激素、雌性激素、肾上腺皮质激素) ，萜类(如脂溶性的维生素和各种光合色素)和其他活性脂质分子(辅酶、电子载体、糖基载体、细胞信号等).是碳及能量的主

4、要储存方式生物膜的组分作为缓冲屏障以防止热、电及机械冲击维护机体外表以防止感染及水分的过度丧失为脂溶性物质提供溶剂，促进吸收脂溶性物质的吸收是其他重要生理活性物质的前体参与细胞识别，是与免疫有关的细胞外表物质脂质的生物功能.脂肪酸(fatty acid, FA) 由一条长的烃链(“尾)和一个末端羧基(“头)组成的羧酸脂肪酸的概念：脂肪酸的特点： 烃链多数是线行的，分支或含环的较少 烃链可以是饱和的，或者含有一个/多个双键 不同脂肪酸的区别在于烃链的长度、双键的数目和位置 脂肪酸的表示必需包括碳原子数、双键的数目、位置和 构型.脂肪酸的命名可分为通俗名和系统名：例：硬脂酸(n-十八酸)，油酸(十

5、八碳-9-烯酸(顺)简写符号： m: 总碳原子数， n: 双键数目， l：双键位置，数字是双键键合的两个碳原子的号码(从羧基端开场计数)中较低者，并在号码后用c(cis, 顺式)和t(trans,反式)标明双键的构型m : n l c/t例：硬脂酸：18:0，油酸: 18:19c，亚油酸: 18:29c,12c 软脂酸(棕榈酸)：16:0， 棕榈油酸： 16:19c. 脂肪酸的骨架碳原子数目几乎都是偶数(以二碳单位乙酰CoA从头合成) 奇数碳原子的脂肪酸在陆地生物中含量较少，但在某些海洋生物中有相当数量存在 天然脂肪酸碳骨架的长度为436个碳原子，多数为1224个碳，最常见的为16和18碳，如

6、硬脂酸(18) 、软脂酸(16)和油酸(18)，低于14碳的脂肪酸主要存在于乳脂中动物脂肪酸构造比较简单，双键数目普通为14个，少数多达6个；细菌脂肪酸绝大多数是饱和的，有些含有分支的甲基等其他基团；植物中不饱和脂肪酸的含量较丰富，除含烯键外，还可含炔键、羟基、酮基、环氧基或环戊烯基等天然脂肪酸的特点.天然脂肪酸的特点 大多数单不饱和脂肪酸中双键的位置在C9和C10之间(9) 多不饱和脂肪酸中通常一个双键位于9，其他双键位于和 烃链的末端甲基之间，如12 ， 15 分子中双键陈列方式多属于非共轭体系，或称为1,4-戊二 烯构造，少数属于共轭体系 非共轭体系中两个双键之间的亚甲基可以直接发生化学

7、 反响，构成自在基；共轭双键系统很活泼，因此含该系 统的脂肪酸很容易发生聚协作用。 天然脂肪酸中的双键多为顺式构型.脂肪酸的空间构象 饱和脂肪酸中烃链的柔性很大，能以多种构象方式存在 不饱和脂肪酸由于双键不能自在旋转，出现一个或多个结节(kink) 顺式不饱和脂肪酸与某些催化剂一同加热可以变为反式例：油酸在亚硝酸存在下可以转变为反油酸.脂肪酸的物理性质 脂肪酸的溶解度：烃链越长，溶解度越低 例：己酸(6:0) 9.7mg/g，月桂酸(12:0) 0.055mg/g，硬脂酸(18:0)0.003mg/g， 葡萄糖830mg/g 短链脂肪酸(少于10碳)略能溶于水(羧基是极性) 脂肪酸的熔点：与烃

8、链长度和不饱和程度有关 例：室温下12:0到24:0饱和脂肪酸为蜡状固体，同样链长的不饱和脂肪酸为油状液体 双键越多，熔点越低；顺式异构体的熔点比反式异构体低.脂肪酸的物理性质 脂肪酸盐与乳化作用：双亲化合物 离子型的去污剂，能降低油滴的外表张力 例如: Triton X-100和辛基葡糖苷在高于临界微团浓度(cmc)时能使生物膜溶解，构成以去污剂为主并掺有膜脂膜蛋白的混合微团；低于临界微团浓度时普通不引起蛋白变性，不构成微团，但能从膜中溶解膜蛋白，有利于膜蛋白的分别. 必需脂肪酸：亚油酸(18:29c,12c)和亚麻酸(18:39c,12c,15c) 人体及哺乳动物能合成脂肪酸，但不能向脂肪

9、酸引入超越9的双键 亚油酸：属于-6家族，在哺乳类体内转变为-亚麻酸，并继而延伸为花生四烯酸，后者是维持细胞膜的构造和功能所必需的，也是合成生理活性脂质-类二十碳烷化合物的前体 亚麻酸：属于-3家族，由膳食补充亚麻酸时，人体可以合成-3系列中的20碳和22碳成员：二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，DHA在视网膜和大脑皮层中比较活泼，大脑中的DHA一半在出生前积累，一半在出生后积累必需多不饱和脂肪酸.多不饱和脂肪酸(PUFA)的功能多不饱和脂肪酸(PUFA)的补充.三酰甘油(甘油三酯) 固、液态的酰基甘油统称为油脂，常温下呈液态的称为油(oil)，呈固态的称为脂(fat)，也称为

10、中性脂(neutral fat)或真脂(true fat).三酰甘油的化学构造碳原子是手性原中心.甘油三酯的物理性质颜色和气味：纯油脂是无色、无味的粘稠液体或蜡状固体，天然油脂的颜色来自其中的色素物质(如类胡罗卜素)，气味少数来自挥发性的短链脂肪酸，普通是由非油脂成分引起密度和溶解度：密度均小于1(0.910.94)，不溶于水，易溶于脂溶剂，能被乳化剂如胆汁酸盐所乳化，有利于脂肪的吸收和消化熔点: 由于多属于混合物，没有明确的熔点，只需一个大致的范围，大小与脂肪酸的组成有关，随不饱和脂肪酸和低分子量脂肪酸的比例增高而降低.甘油三酯的化学性质水解与皂化 假设在碱溶液中水解，产物之一是脂肪酸的盐类

11、(如钠、钾盐)，俗称皂；油脂的碱水解作用称为皂化作用(saponification).皂化值 皂化1克油脂所需求的KOH的毫克数，又称为皂化价，皂化值是甘油三酯中脂肪酸平均链长即甘油三酯(TG)平均相对分子质量的量度 56是KOH的分子量，中和1mol TG需求3mol KOH.氢化和卤化 油脂分子中的不饱和脂肪酸可与氢或卤素起加成反响碘值(价) 100克油脂卤化时所需求吸收碘的克数，碘值表示油脂的不饱和程度大小.乙酰化 含羟脂肪酸的油脂与乙酰酸酐或其他酰化剂作用构成乙酰化油脂或其他酰化油脂乙酰值(价) 中和从1g乙酰化产物中释放的乙酸所需求的KOH的毫克数，表示油脂的羟基化程度.氧化与酸败

12、油脂天然油脂长时间暴露在空气中会产生难闻的气味，这种景象称为酸败(rancidity)，其缘由是分子中的不饱成分可以在空气中自动氧化，产生过氧化物并进而降解成挥发性醛、酮、酸的复杂混合物(氧化性酸败)。此外光、热和微生物也能把油脂分解为游离的脂肪酸和甘油，脂肪酸再经过系列的酶促反响也会生成醛、酮的混合物(水解性酸败).酸值(价) 中和1g油脂中的游离脂肪酸所需求的KOH的毫克数油脂的保管 参与合成的抗氧化剂如丁化羟基苯甲醚(BHA)或者 天然的抗氧化剂如-生育酚、-胡萝卜素等，植物 油的抗氧化才干要比动物油脂强 排除氧气(真空、充氮)，消去其他促进自动氧化的 要素(如光照、高能辐射等). 自动

13、氧化还会构成粘稠、胶状乃至固化的聚合物。油漆、涂料成分中的高不饱和油也称干性油(如我国特有的桐油、南美的亚麻子油)在枯燥过程中变硬就是这种聚协作用的结果.蜡(wax)概念 长链脂肪酸和长链一元醇或固醇构成的酯。长链是指烃基碳为16或16以上特点 通式为RCOOR，天然的蜡是多种蜡酯的混合物，还 常含有烃类以及二元酸、羟基酸和二元醇的酯 蜡中的脂肪酸普通为饱和脂肪酸，醇可以是饱和醇、 不饱和醇或者固醇 蜡分子含有一个很弱的极性头(酯基)和一个非极性尾 (普通为两条长链烃)，因此蜡完全不溶于水，其硬度由 烃链的长度和饱和度决议.常见的蜡 蜂蜡：蜂巢的物质，皂化产生 C26和C28烷酸，C30和C3

14、2醇 白蜡：又称为中国虫蜡，由白蜡虫分泌，C26醇和C26 、C28酸 鲸蜡：抹香鲸(巨头鲸)的鲸油成分，棕榈酸和鲸蜡醇(十六烷醇) 羊毛蜡/脂：从羊毛的洗涤液中回收，用作药品和化装品软膏的底料.复合脂 主要包括甘油磷脂和鞘磷脂，主要参与细胞膜的组成磷脂(phospholipid)甘油磷脂/磷酸甘油酯的构造X= H, 磷脂酸(磷酸甘油酯)X=其他基团，甘油磷脂.甘油磷脂的构造特点 分子中磷酸基和酯化的醇部分构成极性头基，两条长的烃链组成非极性尾部 C1位上通常衔接饱和脂肪酸，C2位衔接不饱和脂肪酸例: 磷脂酰胆碱 C1上主要是棕榈酸(16:0)或硬脂酸(18:0) C2上主要是18碳不饱和脂肪

15、酸，油酸(18:1) 、亚油酸(18:2) 、亚 麻酸(18:3).甘油磷脂的普通性质 纯的甘油磷脂为白色蜡状固体，不溶于水，溶于非极 性溶剂 磷脂属于两亲脂质，在水中能构成双分子层的微囊 弱碱水解生成脂肪酸盐和甘油-3-磷酰醇，强碱水解生 成脂肪酸盐、醇(X-OH)和甘油-3-磷酸，磷酸与甘油之 间的键对碱稳定，但能被酸水解 酯键和磷酸二酯键能被磷酸酶专注水解 磷脂酶A1/A2水解后生成含一个脂肪酸的产物称溶血甘油磷脂，是体内甘油磷脂代谢的中间产物，含量较小。它们是很强的外表活性剂，能使细胞膜溶解，呵斥细胞毒害.常见的甘油磷脂磷脂酰胆碱 又称为卵磷脂(lecithin)，系统名为1, 2-二

16、酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱，在蛋黄和大豆中特别丰富 胆碱成分是一种季胺离子，碱性极强.胆碱(Choline)胆碱具有碱性、醇性.胆碱的生物功能 乙酰胆碱是重要的神经递质，传导神经激动 和卵磷脂一同防止脂肪肝的构成 是代谢中的甲基供体.磷脂酰乙醇胺 又称为脑磷脂(cephalin)，含氮碱部分(-X)是乙醇胺，也称胆胺，Sn-2位含有更多的PUFA，包括花生四烯酸和DHA磷脂酰丝氨酸 含氮碱部分(-X)是丝氨酸，存在血小板膜中，又称血小板第三因子。当血小板因组织受损而被激活时，膜中的这些磷脂转向外侧，作为外表催化剂与其他凝血因子一同促使凝血酶原活化.脑磷脂与卵磷脂在体内的互变 .鞘磷脂(sp

17、hingomyelin) 又称为鞘胺醇磷脂(phosphosphingolipid)，在高等动物的脑髓鞘和红细胞膜中特别丰富，也存在于许多植物种子中。鞘磷脂由鞘胺醇、脂肪酸和磷酰胆碱组成.神经酰胺(ceramide, Cer) 鞘胺醇分子的C1，C2和C3携有3个功能基(-OH 、 -NH2 、 -OH)，类似于甘油的3个羟基，当脂肪酸经过酰胺键与鞘胺醇的-NH2相连，那么成为神经酰胺，在构造上与二酰甘油类似123.胆碱鞘磷脂 (choline sphingomyelin) 神经酰胺的C1位羟基被磷酰胆碱酯化构成的化合物，与甘油磷脂一样具有两条烃链和一个极性头基.糖脂 糖脂是糖经过其半缩醛羟基

18、以糖苷键与脂质衔接而成的化合物，根据脂质部分的不同可分为甘油糖脂、鞘糖脂以及由类固醇衍生的糖脂甘油糖脂(glyceroglycolipid) 也称为糖基甘油酯，是二酰甘油分子sn-3位上的羟基与糖基以糖苷键衔接而成. 甘油糖脂主要存在于植物界和微生物中，植物的叶绿体和微生物的质膜中含有大量的甘油糖脂。 哺乳动物中的甘油糖脂主要存在于睾丸和精子的质膜以及中枢神经系统的髓磷脂中.鞘糖脂(glycosphingolipid) 也是以神经酰胺为母体的化合物，可与鞘磷脂一同归入鞘脂类，是神经酰胺的1-位羟基被糖基化构成的糖苷化合物 动物鞘糖脂中的单糖成分主要是D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺、N-

19、乙酰半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸，脂肪酸成分以1624碳的饱和与低不饱和脂肪酸居多.生物膜的构造与功能生物膜的化学组成脂、蛋白质和糖 蛋白质和脂质的比例与膜的种类有关.磷脂是生物膜的主要脂类(主要是磷脂、胆固醇和糖脂).膜蛋白 细胞中大约有2025%的蛋白与膜构造相连系的，根据膜蛋白在膜上的定位可以分为膜周边蛋白和膜内在蛋白外周蛋白 外周蛋白分布于膜的脂双层(外层或内层)的外表，经过静电力或非共价键与其他膜蛋白相互作用衔接在膜上 如：线粒体内膜外侧细胞色素c 红细胞膜骨架蛋白-血影蛋白 膜周边蛋白比较容易分别，经过改动离子强度或参与金属螯合剂即可提取，这类蛋白都溶于水，约占膜蛋白的20%30%.膜

20、内在蛋白 内在蛋白占膜蛋白的7080%，主要靠疏水力与膜脂相结合，有的部分嵌在脂双层中，有的横跨全膜。这类蛋白质不易分别，只需用较猛烈的条件才干溶解下来，容易聚合成不溶性的物质，构象和活性都发生很大变化膜内在蛋白与膜结合的方式 以单一螺旋跨膜 以多段螺旋跨膜 以蛋白质分子末端片段插膜 经过共价键结合的脂插膜(锚定).糖类 糖类约占质膜分量的2%10%，大多与膜蛋白结合，少量与膜脂结合。分布于质膜外表的糖残基构成一层多糖-蛋白质复合物。组成寡糖的单糖主要有半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖和唾液酸等。糖蛋白与大多数细胞的外表行为有关，被比喻为细胞外表的天线，在接受外界信息以及细胞间识别方面有重要作用.生物膜的分子构造生物膜中的作用力 静电力、疏水力和范德华力