生物化学-脂类和生物膜

第七章脂类和生物膜第一节脂类概述第二节脂类结构和性质第三节生物膜第一节脂类的概述一、脂类的概念二、脂类的分类三、脂类的功能一、脂类的概念脂类又称脂质，是脂肪与类脂的总称。不溶于水，而能溶于有机溶剂。最常见的脂类物质是脂肪，是由高级脂肪酸与甘油所形成的酯。二、脂类的分类脂类按化学组成可分为6类：单纯脂类复合脂类萜类类固醇脂类衍生物结合脂。二、脂类的分类根据脂类是否只含甘油和脂肪酸，也可将脂类分为2类：真脂：甘油三酯等；类脂：糖脂、磷脂等；根据脂类在水中和水界面上的行为不同，又可以把它分为2类：非极性脂类：胡萝卜素、鲨烯等；极性脂类：维生素K、维生素E、鞘氨醇等；三、脂类的功能首先，脂类中的脂肪是生物体内主要的能量贮存物质和重要的代谢燃料；其次，机体表面的脂类物质可作为生物体对外界的屏障；第三，脂类物质有助于食物中脂溶性维生素（A、D、E、K）的消化和吸收，为动物机体提供必需脂肪酸；第四，脂类是构成细胞生物膜系统的主要组成物质。第二节脂类的结构和性质一、脂酰甘油类二、磷脂三、萜类和类固醇类四、糖脂和脂蛋白类五、蜡一、脂酰甘油类脂酰甘油，又称脂酰甘油酯，是脂肪酸与丙三醇（即甘油）作用所形成的酯。一、脂酰甘油类脂肪酸1脂肪酸2H2O二酯酰甘油甘油（丙三醇）H2O单酯酰甘油三酯酰甘油一、脂酰甘油类1．脂肪酸2．甘油3．三脂酰甘油的类型及理化性质1．脂肪酸脂肪酸:长链烃一端的烃分子中的氢原子被羧基取代后的化合物。结构通式:R-COOH，R指长链的烷烃或含双键的烯烃。脂肪酸的烃链以直链为主。天然脂类中的脂肪酸所含的碳原子数目大多数是偶数的。1．脂肪酸脂肪酸根据所含碳链的种类分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。仅含碳-碳单键的称为饱和脂肪酸，如硬脂酸、软脂酸等。不饱和脂肪酸则含碳-碳双键。1．脂肪酸名称（俗名）结构式正丁酸（酪酸）CH3(CH2)2COOH正己酸（羊油酸）CH3(CH2)4COOH正辛酸（羊脂酸）CH3(CH2)6COOH正癸酸（羊蜡酸）CH3(CH2)8COOH月桂酸（十二烷酸）CH3(CH2)10COOH豆蔻酸(十四烷酸)CH3(CH2)12COOH软脂酸(十六烷酸)CH3(CH2)14COOH硬脂酸(十八烷酸)CH3(CH2)16COOH花生酸(二十烷酸)CH3(CH2)18COOH山萮酸（二十二烷酸）CH3(CH2)20COOH木蜡酸

(二十四烷酸)CH3(CH2)22COOH蜡酸(二十六烷酸)CH3(CH2)24COOH褐煤酸(二十八烷酸)CH3(CH2)26COOH部分天然存在的饱和脂肪酸1．脂肪酸名称（俗名）结构式棕榈油酸（9-十六碳烯酸）CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH油酸（9-十八碳烯酸）CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH亚油酸（9,12-十八碳二烯酸）CH3(CH2)4CH=CHCH2OH=CH(CH2)7COOH(cis,cis)α-亚麻酸（9,12,15-十八碳烯酸）CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH(allcis)γ-亚麻酸（6,9,12-十八碳烯酸）CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3(CH2)3COOH(allcis)花生四烯酸（5,8,11,14-二十四烯酸）CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3CH=CH(CH2)3COOH(allcis)二十碳五烯酸CH3CH2(CH=CHCH2)5(CH2)2COOH二十二碳六烯酸CH3CH2(CH=CHCH2)6CH2COOH部分天然存在的不饱和脂肪酸蓝色的脂肪酸为必需脂肪酸2．甘油甘油即丙三醇，为无色粘稠甜味液体。能与水或酒精混溶，不溶于氯仿、乙醚及苯等。在硫酸氢钾、五氧化二磷作用下加热可生成丙烯醛，成为有刺激性臭味的气体，这一反应常用于鉴定甘油。甘油是许多化合物的良好溶剂，具有较强的吸湿性。3．三脂酰甘油的类型及理化性质（1）三脂酰甘油的类型（2）三脂酰甘油的物理性质（3）三脂酰甘油的化学性质（1）三脂酰甘油的类型简单三脂酰甘油:三脂酰甘油中的三个脂肪酸都相同。混合三脂酰甘油:两个或三个都不相同。

（2）三脂酰甘油的物理性质①溶解度：

不溶于水，而溶于非极性溶剂。甘油二酯和甘油单酯由于含有羟基，可形成高度分散态，分散后形成的小微粒称为微团；②光学性质：甘油三酯的1，3上的脂肪酸不同时，有光学活性；③熔点：

甘油三酯的熔点由其脂肪酸的组成决定。（3）三脂酰甘油的化学性质①水解反应与皂化反应②酸败和酸值（酸价）③卤化作用和碘价④氢化①水解反应与皂化反应皂化反应：在碱性条件下生成脂肪酸盐和醇的反应。①水解反应与皂化反应皂化值：皂化1g甘油三酯所需KOH的毫克数。皂化值=V是HCl滴定碱的毫升数（空白体积数减去样品体积数之差），N为HCl的浓度，56.1为KOH的分子量，W为测定的油脂的质量（单位为克）。②酸败和酸值（酸价）酸败：脂肪长期暴露于潮湿闷热的空气中会产生难闻的气味。原因是脂类长期在光和热的作用下，会发生水解反应而放出游离的脂肪酸，含不饱和键的游离脂肪酸被氧化、断裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，从而产生臭味。酸值：中和1g油脂中游离脂肪酸所消耗的KOH的毫克数。③卤化作用和碘价卤化作用：指油脂中不饱和双键与卤素发生加成，生成卤代脂肪酸的反应。碘价：指在油脂的卤化作用中，100g油脂与碘发生加成反应所需碘的克数，也称作碘值。碘值=M指滴定时硫代硫酸钠的浓度；V指所需硫代硫酸钠的体积，单位为毫升；W指使用的油脂的质量，单位为克。④氢化氢化：指在催化剂（如金属Ni）的作用下，甘油三酯中的不饱和双键与氢发生加成反应。不饱和甘油三酯饱和甘油三酯1．甘油磷脂2．鞘氨醇磷脂类二、磷脂1．甘油磷脂①形成：甘油的第三个羟基被磷酸酯化，其他两个被脂肪酸酯化。②特点：具有极性的头部和非极性的尾部,所以这类化合物又称为两性脂类或极性脂类，是构成生物膜结构的基本特征之一。③举例:

磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。1．甘油磷脂X极性头—易溶于水非极性尾—不易溶于水1．甘油磷脂（1）磷脂酰胆碱（2）磷脂酰乙醇胺（3）磷脂酰丝氨酸（4）磷脂酰肌醇甘油磷脂的种类：（1）磷脂酰胆碱CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOXX前体为胆碱：HO-CH2CH2N+(CH3)3即X=CH2CH2N+(CH3)3（2）磷脂酰乙醇胺X前体为胆胺

：HO-CH2CH2-NH3+即X=CH2CH2-NH3+CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOX（3）磷脂酰丝氨酸丝氨酸乙醇胺胆碱X前体为丝氨酸CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOX（4）磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇X前体为肌醇CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOX2．鞘氨醇磷脂类①作用：植物和动物细胞膜的重要组分。

②分布：在神经组织和脑内含量较高。

③特点：具有一个极性头和两个非极性尾，但不含有甘油。它们是由一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇或其衍生物以及一分子极性头醇组成。④代表物：神经鞘磷脂。2．鞘氨醇磷脂类极性头—易溶于水非极性尾—不易溶于水三、糖脂和脂蛋白类１.糖脂２.脂蛋白类１.糖脂糖脂是一类含糖类残基的结合脂质。糖脂分为两大类：鞘糖氨脂、甘油糖脂。鞘糖氨脂分:中性糖鞘脂和酸性糖鞘脂。（1）鞘糖氨脂（2）甘油糖脂２.脂蛋白类分布：广泛存在于血浆和生物膜中，是由脂类和蛋白质相结合而形成的复合物。分类：根据其组成可分为核蛋白类、磷蛋白类、单纯脂蛋白类。血浆脂蛋白：是由甘油三酯、胆固醇酯组成的疏水部分与磷脂、胆固醇、载脂蛋白组成的极性外壳所构成的球形颗粒。血浆脂蛋白可分为：乳糜微粒、极低密度脂蛋白、中间密度脂蛋白、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白。第三节生物膜一、生物膜的化学组成二、生物膜的特性与结构三、生物膜的功能

一、生物膜的化学组成（1）膜脂（2）膜蛋白（3）膜糖类

生物膜的脂类主要包括磷脂、固醇及其他脂类。磷脂主要包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇以及神经鞘磷脂等。（1）膜脂

（1）膜脂

1）周边蛋白：分布于膜的外表，通过静电作用及离子键作用等较弱的非共价键与膜的外表相结合。

2）内在蛋白：水不溶性，分布在磷脂的脂双分子层中。

3）通道蛋白：带有中央水通道的膜内在蛋白。（2）膜蛋白（分类）

膜蛋白对物质代谢（酶蛋白）、物质传送、细胞运动、信息的接受与传递、支持与保护均有重要含义。（2）膜蛋白（作用）

存在：主要是以糖蛋白和糖脂的形式存在。分布：在细胞质膜表面较多，一般占质膜总量的2%～10%左右。主要类型：氨基糖和唾液酸等。功能：与细胞的抗原结构、受体、细胞免疫反应、细胞识别、血型及细胞癌变等均有密切关系。

（3）糖类二、生物膜的特性与结构

1.膜是由脂质和蛋白质分子按二维排列的流体，膜具有一定的流动性。2.膜蛋白分布不对称，膜蛋白以折叠的球形镶嵌在脂双层中。

流体镶嵌模型的特点：二、生物膜的特性与结构流动镶嵌模型极性头非极性尾蛋白质磷脂（7成）、胆固醇（3成）、鞘磷脂二、生物膜的特性与结构

1．参加酶反应

2．传递物质、离子

3．构成跨膜电位差

4．识别某些分子信号二、生物膜的特性与结构生物膜的功能：绝大多数的膜含有酶，有的酶作用于膜外的底物，而另一些酶可以作用于膜分隔区域内的底物。

1．参加酶反应

核膜—形成核孔线粒体内膜面积扩大膜使功能出现分化，如：

1．参加酶反应双层脂质分子是生物膜的基本骨架，不带电荷的脂溶性物质较易通过，大多数膜具有专一性的传递载体、酶系或通道，可使一些亲水性物质或离子通过生物膜。

2．传递物质、离子槽蛋白非脂溶性物质（营养物、废物、神经递质、激素）由槽蛋白形成的通道进入，或与穿膜蛋白结合，选择性进入膜内运输通道

2．传递物质、离子

2．传递物质、离子主动运输

2．传递物质、离子

细胞膜含有荷电的表面基团，可构成跨膜电位差。这一性质对神经细胞的传导功能十分重要。

3．构成跨膜电位差膜内负电荷，膜外正电荷，如神经细胞的静息电位为－70mV。

膜的外层表面含有特异的识别部位。如：动物细胞膜的外层表面含有识别同种细胞的部位，能在组织结构的正常发育过程中促进同种细胞有规则