生物化學第三章脂質

1、脂類和生物膜(Lipids and membranes)一、引言一、引言二、脂肪酸二、脂肪酸三、三酰甘油和蠟三、三酰甘油和蠟四、磷脂四、磷脂五、萜類五、萜類六、類固醇六、類固醇七、脂蛋白七、脂蛋白l脂類：是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑（氯仿、乙醚、丙酮、苯等）的生物有機分子。l大多數脂質是脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。按化學組成分：按化學組成分：（1 1）單純脂質：）單純脂質：由脂肪酸和甘油形成的酯由脂肪酸和甘油形成的酯, ,包括三酰甘油和蠟包括三酰甘油和蠟。 沒有極性基團，是非極性脂，又稱中性脂。沒有極性基團，是非極性脂，又稱中性脂。（2 2）復合脂質：）復合脂質：除含脂肪酸和醇外尚有

2、其他非脂分子的成分除含脂肪酸和醇外尚有其他非脂分子的成分, ,包包 括磷脂和糖脂括磷脂和糖脂。復合脂含有極性基團，是極性脂。復合脂含有極性基團，是極性脂。（3 3）衍生脂質：）衍生脂質：由單純脂質和復合脂質衍生而來或與之關系密切由單純脂質和復合脂質衍生而來或與之關系密切 的物質，的物質，如：固醇類、萜、維生素、脂蛋白、脂酰如：固醇類、萜、維生素、脂蛋白、脂酰CoACoA等等 另外，根據是否能被堿水解而產生皂（另外，根據是否能被堿水解而產生皂（脂肪酸鹽脂肪酸鹽），分為），分為 皂化脂質和不可皂化脂質皂化脂質和不可皂化脂質。非皂化脂包括類固醇、萜類等，。非皂化脂包括類固醇、萜類等， 不含脂肪酸，不

3、能被堿水解。不含脂肪酸，不能被堿水解。 據脂質在水中和界面上的行為分：據脂質在水中和界面上的行為分：非極性和極性脂質非極性和極性脂質。（1）貯存脂質 機體代謝燃料和儲能形式（三酰甘油主要分 布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等處的脂肪組織中， 是儲備能源的主要形式）；保護作用；絕緣保溫、緩沖壓 力、減輕摩擦振動 （2）結構脂質 磷脂、糖脂、膽固醇等極性脂是構成生物膜 的重要組分；（3）活性脂質 具營養(yǎng)、代謝及調節(jié)功能，與細胞識別、種 特異性、組織免疫等密切相關。腎上腺皮質激素和性激素 的本質是類固醇；各種脂溶性維生素是脂類的衍生物。 脂肪酸（脂肪酸（FAFA）是由一條長的烴鏈和一個末端羧基是由一

4、條長的烴鏈和一個末端羧基組成的羧酸，生物體內大部分脂肪酸都是以結合形式組成的羧酸，生物體內大部分脂肪酸都是以結合形式存在。存在。 動物中動物中的脂肪酸比較簡單，碳骨架都是直鏈的，可含有的脂肪酸比較簡單，碳骨架都是直鏈的，可含有多個雙鍵；多個雙鍵； 細菌的細菌的脂肪酸最多只有一個雙鍵，但有些有支鏈或含有脂肪酸最多只有一個雙鍵，但有些有支鏈或含有環(huán)丙烷環(huán)，如結核酸就是飽和支鏈脂肪酸；環(huán)丙烷環(huán)，如結核酸就是飽和支鏈脂肪酸； 植物中植物中不飽和脂肪酸多于飽和脂肪酸，可能含有三鍵、不飽和脂肪酸多于飽和脂肪酸，可能含有三鍵、環(huán)氧基及環(huán)丙烯基等。環(huán)氧基及環(huán)丙烯基等。CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-C

5、H2-COOH 按是否含雙鍵，脂肪酸分：l飽和脂肪酸 如：軟脂酸(16C)、 硬脂酸(18C)l不飽和脂肪酸 如：油酸（18:19c）、亞油酸（9，12-18（碳）二烯酸） 。（二）脂肪酸命名（二）脂肪酸命名 脂肪酸的脂肪酸的俗名俗名主要反映其來源和特點。主要反映其來源和特點。 系統名系統名反映其碳原子數目、雙鍵數和位置。反映其碳原子數目、雙鍵數和位置。 如：如：硬脂酸硬脂酸的系統名是十八烷酸，用的系統名是十八烷酸，用1818：0 0表示，其中表示，其中“18”18”表示碳鏈長度，表示碳鏈長度，“0”0”表示無雙鍵；表示無雙鍵；油酸油酸是十八碳是十八碳-9-9-烯酸，用烯酸，用1818：119

6、c9c表示，表示，“1”1”表示有一個雙鍵；表示有一個雙鍵；反油酸反油酸用用1818：119trans9trans（反式）表示。（反式）表示。 大多數單不飽和脂肪酸中大多數單不飽和脂肪酸中雙鍵的位置雙鍵的位置在在C9C9和和C10C10之間（之間（99），多不飽和脂肪酸通常有一個雙鍵在），多不飽和脂肪酸通常有一個雙鍵在99，其余雙鍵在，其余雙鍵在99和烴鏈末端甲基之間。和烴鏈末端甲基之間。（三）飽和與不飽和脂肪酸的構象柔性大，完全伸展一個雙鍵有30的剛性彎曲（結節(jié)）（四）脂肪酸鹽與乳化作用 脂肪酸鹽具有親水基團（電離羧基）和疏水基團（長的烴鏈），是典型的兩親化合物，是一種離子型的去污劑，如：天

7、然的膽汁鹽酸、人工合成的十二烷基磺酸鈉（SDS）。 SDS除用于清潔外，高濃度時能夠使蛋白質完全變性，多肽鏈處于伸展狀態(tài)。SDS凝膠電泳中變性蛋白的遷移率與其相對分子量成正比。乳化：油滴作為親水物體懸于水中而成乳膠的過程。（五）必需多不飽和脂肪酸 哺乳動物體內能合成飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，不能哺乳動物體內能合成飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，不能合成多不飽和脂肪酸，如亞油酸合成多不飽和脂肪酸，如亞油酸(18C)(18C) 、亞麻酸、亞麻酸(18C)(18C)等。等。 把維持哺乳動物正常生長所必需的而體內又不能合成的脂把維持哺乳動物正常生長所必需的而體內又不能合成的脂肪酸稱為肪酸稱為必需脂肪酸（

8、如亞油酸主要含于葵花子、大豆、芝麻必需脂肪酸（如亞油酸主要含于葵花子、大豆、芝麻中；亞麻酸主要含于堅果、種子）中；亞麻酸主要含于堅果、種子）。 多不飽和脂肪酸家族中的多不飽和脂肪酸家族中的EPAEPA（二十五碳五烯酸）和（二十五碳五烯酸）和DHADHA（二十二碳六烯酸）對于幼兒的大腦皮層發(fā)育非常重要。二十二碳六烯酸）對于幼兒的大腦皮層發(fā)育非常重要。l由20碳的多不飽和脂肪酸衍生而來，都含有20個碳原子。l是體內的局部激素，效應一般局限在合成部位附近。leg： 前列腺素、血栓素、白三烯l1分子甘油和3分子脂肪酸結合成的酯，又稱甘油三酯。l二酰甘油；l單酰甘油；（一）三酰甘油性質（一）三酰甘油性質

9、1.1.物理性質物理性質 三酰甘油一般無色、無味、無臭，呈中性。天然油脂因含雜質而常具有顏色和氣味。油脂比重小于1，不溶于水而溶于有機溶劑。 不飽和脂肪酸的熔點比相應的飽和脂肪酸低，所以一般三酰甘油中，不飽和脂肪酸含量較高者在室溫時為液態(tài)，俗稱油。飽和脂肪酸含量高的三酰甘油在室溫時通常為固態(tài)，俗稱脂 天然油脂都是多種油脂的混合物，沒有固定的熔點和沸點，通常簡稱為油脂。 2 2、化學性質：、化學性質：（1 1）水解和皂化：）水解和皂化：油脂能在酸、堿、蒸汽及脂酶的作用油脂能在酸、堿、蒸汽及脂酶的作用下水解，生成甘油和脂肪酸。下水解，生成甘油和脂肪酸。 當用堿水解油脂時，生成甘油和脂肪酸鹽。脂肪酸

10、的當用堿水解油脂時，生成甘油和脂肪酸鹽。脂肪酸的鈉鹽和鉀鹽就是肥皂。因此把油脂的堿水解稱為鈉鹽和鉀鹽就是肥皂。因此把油脂的堿水解稱為皂化皂化。 皂化值：皂化值：皂化皂化1g1g油脂所需要的油脂所需要的KOHKOH的的mgmg數數（2）氫化和碘化； 主要是不飽和的脂肪酸加成反應，包括氫化和鹵化； 通常把100克油脂所能吸收的碘的克數稱為碘值。 碘值大，表示油脂中不飽和脂肪酸含量高，即不飽和程度高。 （3）乙?；?含羥脂肪酸的油脂可與乙酸酐或其他的?；噭┳饔眯纬甚；椭?。油脂的羥化程度可以用乙酰值表示乙酰值：中和從1克乙?；a物中釋放的乙酸所需要的KOH的mg數。（4）酸敗作用 天然油脂長時間暴

11、露在空氣中就會產生難聞的氣味，這種現象稱為酸敗，主要是油脂的不飽和成分與空氣中的氧發(fā)生反應，產生過氧化物，進而轉化為醛酮等混合物。 酸敗程度一般用酸值表示（acid value）：中和1g油脂中游離出的脂肪酸所需要的KOH的mg數。 酸值是衡量油脂質量的指標之一。（二）蠟 蠟是不溶于水的固體，由長鏈（16個碳原子以上）脂肪酸和長鏈一元醇或固醇形成的酯。 溫度較高時，蠟是柔軟的固體，溫度低時變硬。蠟在皮膚、羽毛、果實表面及昆蟲的外骨骼上起保護作用。 天然蠟是多種蠟酯的混合物。蜂蠟 是軟脂酸(C16)和有2634個碳的蠟醇形成的酯。羊毛脂 是脂肪酸和羊毛固醇形成的酯。包括甘油磷脂和鞘磷脂兩類，主要

12、參與細胞膜系統的組成，少量存在于細胞的其它部位。1、組成： 磷酸化的頭部 + 三碳的甘油骨架 + 兩條脂肪酸鏈是生物膜的主要組分是生物膜的主要組分1）脂溶性；溶于大多數含少量水的有機溶劑。2）分子中不飽和脂肪酸易氧化；3）雙親性；在水中形成雙分子層微囊。4）甘油磷脂的酯鍵和磷酸二酯鍵能被磷脂酶專一水解。3、幾種常見的甘油磷脂：l磷脂酰膽堿（磷脂酰膽堿（ 卵磷脂）卵磷脂）：大豆、蛋黃中；是代謝中的一種甲：大豆、蛋黃中；是代謝中的一種甲基供體，有防止脂肪肝形成的作用。基供體，有防止脂肪肝形成的作用。l磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）：磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）：細胞膜組分細胞膜組分l磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸:

13、:是凝血酶原活化的表面催化劑。是凝血酶原活化的表面催化劑。l磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇: :哺乳動物的細胞膜中。哺乳動物的細胞膜中。l心磷脂（雙磷脂酰甘油）心磷脂（雙磷脂酰甘油）: :心肌線粒體膜和細菌細胞膜中。心肌線粒體膜和細菌細胞膜中。高等動物的腦髓鞘和紅細胞膜中含量特別豐富。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數為磷脂酰乙醇胺）組成。磷酸化的頭部（磷脂酰膽堿或乙醇胺），烴鏈一條來自鞘氨醇、另一條來源于脂肪酸。l萜類的碳骨架可以看成由兩個萜類的碳骨架可以看成由兩個或多個或多個異戊二烯單位異戊二烯單位連接而成，連接而成，可頭尾相連，也可尾尾相連；可頭尾相連，也可尾尾相連；形成的萜類可以是直鏈的，

14、也形成的萜類可以是直鏈的，也可是環(huán)狀的?？墒黔h(huán)狀的。l都是異戊二烯的衍生物，不含都是異戊二烯的衍生物，不含脂肪酸，是非皂化脂。脂肪酸，是非皂化脂。l其分類主要根據異戊二烯數目其分類主要根據異戊二烯數目 半萜：半萜：1 1個異戊二烯個異戊二烯 單萜：單萜：2 2個異戊二烯個異戊二烯 倍半萜：倍半萜：3 3個異戊二烯個異戊二烯頭尾萜的特點： 植物中多數萜類具有特殊氣味，是植物特有油類的主要成分。如檸檬苦素、薄荷醇、樟腦等。 維生素A、E、K等都屬于萜類衍生物，視黃醛是二萜，天然橡膠也是多萜。膽固醇睪酮雄性激素雌激素 類固醇也稱甾類，由3個六元環(huán)（ABC環(huán)）和一個五元環(huán)（D）稠合而成。D環(huán)稱為環(huán)戊烷

15、，ABC稠合環(huán)是菲的衍生物，所以稱環(huán)戊烷多氫菲，不能皂化。其中固醇是在甾核的3位有一個羥基，在17位有一個分支烴鏈。l類固醇的主要功能：1）膜的組分膽固醇；2）作為激素雄激素、雌激素、孕酮等起代 謝調節(jié)作用；3）作為乳化劑膽汁酸的前體，幫助脂類的 消化吸收；4）維生素的組分維生素D（一）固醇分類主要有以下三種：1 1、膽固醇、膽固醇 是最常見的是最常見的動物固醇動物固醇，是高等動物生物膜的重，是高等動物生物膜的重要成分，占質膜脂類的要成分，占質膜脂類的2020以上，占細胞器膜的以上，占細胞器膜的5 5。膽固。膽固醇還是一些活性物質的前體，如類固醇激素、維生素醇還是一些活性物質的前體，如類固醇激

16、素、維生素D D3 3、膽、膽汁酸等都是膽固醇的衍生物。汁酸等都是膽固醇的衍生物。2 2、植物固醇、植物固醇 是植物細胞的重要成分，不能被動物吸收利是植物細胞的重要成分，不能被動物吸收利用。主要有豆固醇、菜油固醇等。用。主要有豆固醇、菜油固醇等。3 3、酵母固醇、酵母固醇 存在于酵母菌等真菌中，以麥角固醇最多，存在于酵母菌等真菌中，以麥角固醇最多，經日光照射可轉化為維生素經日光照射可轉化為維生素D D2 2。膽結石是固醇的晶體冠心病是血清總膽固醇升高概念：概念： 細胞是生物的基本結構和功能單位，任何細胞都以一層薄膜（細胞膜或外周膜）將內含物與外界環(huán)境分開；真核細胞內還有許多內膜系統，組成各種亞

17、細胞結構和細胞器；細胞的外周膜和內膜系統稱為生物膜。 1.物質傳遞作用。2.保護作用。 3.信息傳遞作用。4.細胞識別作用。5.能量轉換作用（線粒體內膜和葉綠體類囊體膜）。6.蛋白質合成與運輸（糙面內質網膜）。7.核質分開（核膜）。生物膜的研究具有重要的意義膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘磷脂。當磷脂分散于水 相時，可形成脂質體。膜蛋白糖類另外還有水和金屬離子等。 電鏡下表現出大體相同的形態(tài)，厚度在610nm左右的3片層結構。膜的化學組成錨定膜蛋白錨定膜蛋白內嵌蛋白內嵌蛋白糖脂糖脂膽固醇膽固醇磷脂磷脂l磷脂：都是兩親分子，這一特征決定了它們在生物膜中的雙分子層排列。l糖脂：動物細胞的質膜幾乎都含有糖

18、脂，含量約占外層膜脂的5，它們大多是鞘胺醇的衍生物。l膽固醇：動物細胞含量高于植物細胞，膽固醇的兩親特點對生物膜中脂質的物理狀態(tài)有一定的調節(jié)作用。（1）根據膜蛋白在膜上的定位可分為：膜內在蛋白： 與脂雙層的疏水核心緊密相連；跨膜或不跨膜；在膜內不對稱分布。 內在蛋白只能作旋轉和側向運動。外周蛋白： 分布在膜內或外表面。 在膜內表面，形成網狀 的細胞骨架。（2）膜蛋白與膜脂結合的方式外周蛋白：以靜電力或非共價鍵等較弱的鍵與其它膜蛋白相互作用連接在膜上。較容易分離，溶于水，占膜蛋白的2030。內在蛋白：主要靠疏水基相互作用；另外還有共價鍵，占膜蛋白的7080l覆蓋在膜外表面，約占細胞膜重量的210，有些可連在脂質上如鞘糖脂，也可連在膜蛋白的多肽鏈上。l功能: 起保護作用； 接受外界的信息和細胞間的識別； 維持膜的不對稱。 在膜的兩側脂質和蛋白質的親水極性基團通過靜電力的相互吸引可形成很穩(wěn)定的結構。 蛋白質和脂雙層的非極性基團之間存在的相互趨近的力。 使膜中分子盡可能彼此靠近 構成膜組分的脂質、蛋白、和糖在生物膜的兩側分布都是不對稱的。 a、膜蛋白的側向擴散 指膜蛋白在生物膜二維流體的側向移動b、膜蛋白的旋轉擴散 膜蛋白圍繞與膜平面相垂直的軸進行旋轉運動。一般來說膜蛋白的旋轉擴散慢于側向擴散，膜蛋白的側向擴散又顯