8脂質(zhì)和生物膜ppt課件

1、脂質(zhì)的概念脂質(zhì)(lipid，脂類/類脂)是一類低溶于水而溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子1. 普通不溶于水，而溶于脂溶劑2. 大部分為脂肪酸和醇所構(gòu)成的酯及其衍生物3. 可以作為生物體的構(gòu)造物質(zhì)或能量物質(zhì)等根本特征：元素組成： C、H、O，有的還含有N、P、S等 脂質(zhì)和生物膜.按脂質(zhì)化學(xué)構(gòu)造分類單純脂質(zhì)：由脂肪酸和醇構(gòu)成的脂，如油脂(脂肪 和油)、蠟復(fù)合脂質(zhì)：除上述物質(zhì)之外還有其他物質(zhì)，如磷 脂、糖脂、脂蛋白等異戊二烯系脂質(zhì)：萜類(天然色素、香精油)，固醇 類(膽酸、性激素、腎上腺皮質(zhì)激素)衍生脂質(zhì)：如脂肪酸的衍生物前列腺素，維生素 A、 D、E、K等.按脂質(zhì)的皂化性質(zhì)分類(被堿水解產(chǎn)生皂/脂肪酸

2、鹽)可皂化脂質(zhì)(含有脂肪酸)： 一、中性脂肪：甘油一脂，甘油三脂等 二、磷脂類：甘油磷脂和鞘磷脂 三、蠟：長(zhǎng)鏈脂肪酸與長(zhǎng)鏈醇構(gòu)成的脂非皂化脂質(zhì)(不含脂肪酸)： 一、萜類異戊二稀的衍生物 二、類固醇類環(huán)戊烷多氫菲的衍生物 三、前列腺素20碳不飽和脂肪酸的衍生物.按脂質(zhì)生物學(xué)功能分類儲(chǔ)存脂質(zhì)：提供能量，如三酰甘油和蠟 1g 油脂 37 kJ， 1g 糖/蛋白 17 kJ， 油脂作為儲(chǔ)存燃料的優(yōu)點(diǎn)是不用攜帶像儲(chǔ)存多糖那樣的結(jié)合水；正常人儲(chǔ)存的脂肪(1520kg)可以提供一個(gè)月的能量需求，而糖原提供的能量不夠一天的需求。動(dòng)物皮下儲(chǔ)存的脂肪還可作為抗低溫的絕緣層(如極地溫血?jiǎng)游?；皮下、腸系膜脂肪組織還

3、起防震的填充物作用。 海洋浮游生物中蠟是代謝燃料的主要儲(chǔ)存方式；脊椎動(dòng)物的皮膚腺分泌蠟來維護(hù)毛發(fā)和皮膚，使之柔韌光滑并防水；植物葉片覆蓋一層蠟以防寄生物侵襲和水分的過度蒸發(fā).構(gòu)造脂質(zhì)：構(gòu)成生物膜的骨架 細(xì)胞的外周膜、核膜和各種細(xì)胞器的膜由磷脂類構(gòu)成雙分子層，分為親水部分(極性頭)和疏水部分(非極性尾)；脂雙層具有屏障作用，使膜兩側(cè)的親水物質(zhì)不能自在經(jīng)過，對(duì)維持細(xì)胞正常的構(gòu)造和功能具有重要的意義活性脂質(zhì)：具有專注的重要生物活性 包括很多類固醇(如雄性激素、雌性激素、腎上腺皮質(zhì)激素) ，萜類(如脂溶性的維生素和各種光合色素)和其他活性脂質(zhì)分子(輔酶、電子載體、糖基載體、細(xì)胞信號(hào)等).是碳及能量的主

4、要儲(chǔ)存方式生物膜的組分作為緩沖屏障以防止熱、電及機(jī)械沖擊維護(hù)機(jī)體外表以防止感染及水分的過度喪失為脂溶性物質(zhì)提供溶劑，促進(jìn)吸收脂溶性物質(zhì)的吸收是其他重要生理活性物質(zhì)的前體參與細(xì)胞識(shí)別，是與免疫有關(guān)的細(xì)胞外表物質(zhì)脂質(zhì)的生物功能.脂肪酸(fatty acid, FA) 由一條長(zhǎng)的烴鏈(“尾)和一個(gè)末端羧基(“頭)組成的羧酸脂肪酸的概念：脂肪酸的特點(diǎn)： 烴鏈多數(shù)是線行的，分支或含環(huán)的較少 烴鏈可以是飽和的，或者含有一個(gè)/多個(gè)雙鍵 不同脂肪酸的區(qū)別在于烴鏈的長(zhǎng)度、雙鍵的數(shù)目和位置 脂肪酸的表示必需包括碳原子數(shù)、雙鍵的數(shù)目、位置和 構(gòu)型.脂肪酸的命名可分為通俗名和系統(tǒng)名：例：硬脂酸(n-十八酸)，油酸(十

5、八碳-9-烯酸(順)簡(jiǎn)寫符號(hào)： m: 總碳原子數(shù)， n: 雙鍵數(shù)目， l：雙鍵位置，數(shù)字是雙鍵鍵合的兩個(gè)碳原子的號(hào)碼(從羧基端開場(chǎng)計(jì)數(shù))中較低者，并在號(hào)碼后用c(cis, 順式)和t(trans,反式)標(biāo)明雙鍵的構(gòu)型m : n l c/t例：硬脂酸：18:0，油酸: 18:19c，亞油酸: 18:29c,12c 軟脂酸(棕櫚酸)：16:0， 棕櫚油酸： 16:19c. 脂肪酸的骨架碳原子數(shù)目幾乎都是偶數(shù)(以二碳單位乙酰CoA從頭合成) 奇數(shù)碳原子的脂肪酸在陸地生物中含量較少，但在某些海洋生物中有相當(dāng)數(shù)量存在 天然脂肪酸碳骨架的長(zhǎng)度為436個(gè)碳原子，多數(shù)為1224個(gè)碳，最常見的為16和18碳，如

6、硬脂酸(18) 、軟脂酸(16)和油酸(18)，低于14碳的脂肪酸主要存在于乳脂中動(dòng)物脂肪酸構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，雙鍵數(shù)目普通為14個(gè)，少數(shù)多達(dá)6個(gè)；細(xì)菌脂肪酸絕大多數(shù)是飽和的，有些含有分支的甲基等其他基團(tuán)；植物中不飽和脂肪酸的含量較豐富，除含烯鍵外，還可含炔鍵、羥基、酮基、環(huán)氧基或環(huán)戊烯基等天然脂肪酸的特點(diǎn).天然脂肪酸的特點(diǎn) 大多數(shù)單不飽和脂肪酸中雙鍵的位置在C9和C10之間(9) 多不飽和脂肪酸中通常一個(gè)雙鍵位于9，其他雙鍵位于和 烴鏈的末端甲基之間，如12 ， 15 分子中雙鍵陳列方式多屬于非共軛體系，或稱為1,4-戊二 烯構(gòu)造，少數(shù)屬于共軛體系 非共軛體系中兩個(gè)雙鍵之間的亞甲基可以直接發(fā)生化學(xué)

7、 反響，構(gòu)成自在基；共軛雙鍵系統(tǒng)很活潑，因此含該系 統(tǒng)的脂肪酸很容易發(fā)生聚協(xié)作用。 天然脂肪酸中的雙鍵多為順式構(gòu)型.脂肪酸的空間構(gòu)象 飽和脂肪酸中烴鏈的柔性很大，能以多種構(gòu)象方式存在 不飽和脂肪酸由于雙鍵不能自在旋轉(zhuǎn)，出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)結(jié)節(jié)(kink) 順式不飽和脂肪酸與某些催化劑一同加熱可以變?yōu)榉词嚼河退嵩趤喯跛岽嬖谙驴梢赞D(zhuǎn)變?yōu)榉从退?脂肪酸的物理性質(zhì) 脂肪酸的溶解度：烴鏈越長(zhǎng)，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 短鏈脂肪酸(少于10碳)略能溶于水(羧基是極性) 脂肪酸的熔點(diǎn)：與烴

8、鏈長(zhǎng)度和不飽和程度有關(guān) 例：室溫下12:0到24:0飽和脂肪酸為蠟狀固體，同樣鏈長(zhǎng)的不飽和脂肪酸為油狀液體 雙鍵越多，熔點(diǎn)越低；順式異構(gòu)體的熔點(diǎn)比反式異構(gòu)體低.脂肪酸的物理性質(zhì) 脂肪酸鹽與乳化作用：雙親化合物 離子型的去污劑，能降低油滴的外表張力 例如: Triton X-100和辛基葡糖苷在高于臨界微團(tuán)濃度(cmc)時(shí)能使生物膜溶解，構(gòu)成以去污劑為主并摻有膜脂膜蛋白的混合微團(tuán)；低于臨界微團(tuán)濃度時(shí)普通不引起蛋白變性，不構(gòu)成微團(tuán)，但能從膜中溶解膜蛋白，有利于膜蛋白的分別. 必需脂肪酸：亞油酸(18:29c,12c)和亞麻酸(18:39c,12c,15c) 人體及哺乳動(dòng)物能合成脂肪酸，但不能向脂肪

9、酸引入超越9的雙鍵 亞油酸：屬于-6家族，在哺乳類體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)?亞麻酸，并繼而延伸為花生四烯酸，后者是維持細(xì)胞膜的構(gòu)造和功能所必需的，也是合成生理活性脂質(zhì)-類二十碳烷化合物的前體 亞麻酸：屬于-3家族，由膳食補(bǔ)充亞麻酸時(shí)，人體可以合成-3系列中的20碳和22碳成員：二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，DHA在視網(wǎng)膜和大腦皮層中比較活潑，大腦中的DHA一半在出生前積累，一半在出生后積累必需多不飽和脂肪酸.多不飽和脂肪酸(PUFA)的功能多不飽和脂肪酸(PUFA)的補(bǔ)充.三酰甘油(甘油三酯) 固、液態(tài)的酰基甘油統(tǒng)稱為油脂，常溫下呈液態(tài)的稱為油(oil)，呈固態(tài)的稱為脂(fat)，也稱為

10、中性脂(neutral fat)或真脂(true fat).三酰甘油的化學(xué)構(gòu)造碳原子是手性原中心.甘油三酯的物理性質(zhì)顏色和氣味：純油脂是無色、無味的粘稠液體或蠟狀固體，天然油脂的顏色來自其中的色素物質(zhì)(如類胡羅卜素)，氣味少數(shù)來自揮發(fā)性的短鏈脂肪酸，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，易溶于脂溶劑，能被乳化劑如膽汁酸鹽所乳化，有利于脂肪的吸收和消化熔點(diǎn): 由于多屬于混合物，沒有明確的熔點(diǎn)，只需一個(gè)大致的范圍，大小與脂肪酸的組成有關(guān)，隨不飽和脂肪酸和低分子量脂肪酸的比例增高而降低.甘油三酯的化學(xué)性質(zhì)水解與皂化 假設(shè)在堿溶液中水解，產(chǎn)物之一是脂肪酸的鹽類

11、(如鈉、鉀鹽)，俗稱皂；油脂的堿水解作用稱為皂化作用(saponification).皂化值 皂化1克油脂所需求的KOH的毫克數(shù)，又稱為皂化價(jià)，皂化值是甘油三酯中脂肪酸平均鏈長(zhǎng)即甘油三酯(TG)平均相對(duì)分子質(zhì)量的量度 56是KOH的分子量，中和1mol TG需求3mol KOH.氫化和鹵化 油脂分子中的不飽和脂肪酸可與氫或鹵素起加成反響碘值(價(jià)) 100克油脂鹵化時(shí)所需求吸收碘的克數(shù)，碘值表示油脂的不飽和程度大小.乙?；?含羥脂肪酸的油脂與乙酰酸酐或其他酰化劑作用構(gòu)成乙?；椭蚱渌；椭阴Ｖ?價(jià)) 中和從1g乙?；a(chǎn)物中釋放的乙酸所需求的KOH的毫克數(shù)，表示油脂的羥基化程度.氧化與酸敗

12、油脂天然油脂長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中會(huì)產(chǎn)生難聞的氣味，這種景象稱為酸敗(rancidity)，其緣由是分子中的不飽成分可以在空氣中自動(dòng)氧化，產(chǎn)生過氧化物并進(jìn)而降解成揮發(fā)性醛、酮、酸的復(fù)雜混合物(氧化性酸敗)。此外光、熱和微生物也能把油脂分解為游離的脂肪酸和甘油，脂肪酸再經(jīng)過系列的酶促反響也會(huì)生成醛、酮的混合物(水解性酸敗).酸值(價(jià)) 中和1g油脂中的游離脂肪酸所需求的KOH的毫克數(shù)油脂的保管 參與合成的抗氧化劑如丁化羥基苯甲醚(BHA)或者 天然的抗氧化劑如-生育酚、-胡蘿卜素等，植物 油的抗氧化才干要比動(dòng)物油脂強(qiáng) 排除氧氣(真空、充氮)，消去其他促進(jìn)自動(dòng)氧化的 要素(如光照、高能輻射等). 自動(dòng)

13、氧化還會(huì)構(gòu)成粘稠、膠狀乃至固化的聚合物。油漆、涂料成分中的高不飽和油也稱干性油(如我國特有的桐油、南美的亞麻子油)在枯燥過程中變硬就是這種聚協(xié)作用的結(jié)果.蠟(wax)概念 長(zhǎng)鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈一元醇或固醇構(gòu)成的酯。長(zhǎng)鏈?zhǔn)侵笩N基碳為16或16以上特點(diǎn) 通式為RCOOR，天然的蠟是多種蠟酯的混合物，還 常含有烴類以及二元酸、羥基酸和二元醇的酯 蠟中的脂肪酸普通為飽和脂肪酸，醇可以是飽和醇、 不飽和醇或者固醇 蠟分子含有一個(gè)很弱的極性頭(酯基)和一個(gè)非極性尾 (普通為兩條長(zhǎng)鏈烴)，因此蠟完全不溶于水，其硬度由 烴鏈的長(zhǎng)度和飽和度決議.常見的蠟 蜂蠟：蜂巢的物質(zhì)，皂化產(chǎn)生 C26和C28烷酸，C30和C3

14、2醇 白蠟：又稱為中國蟲蠟，由白蠟蟲分泌，C26醇和C26 、C28酸 鯨蠟：抹香鯨(巨頭鯨)的鯨油成分，棕櫚酸和鯨蠟醇(十六烷醇) 羊毛蠟/脂：從羊毛的洗滌液中回收，用作藥品和化裝品軟膏的底料.復(fù)合脂 主要包括甘油磷脂和鞘磷脂，主要參與細(xì)胞膜的組成磷脂(phospholipid)甘油磷脂/磷酸甘油酯的構(gòu)造X= H, 磷脂酸(磷酸甘油酯)X=其他基團(tuán)，甘油磷脂.甘油磷脂的構(gòu)造特點(diǎn) 分子中磷酸基和酯化的醇部分構(gòu)成極性頭基，兩條長(zhǎng)的烴鏈組成非極性尾部 C1位上通常銜接飽和脂肪酸，C2位銜接不飽和脂肪酸例: 磷脂酰膽堿 C1上主要是棕櫚酸(16:0)或硬脂酸(18:0) C2上主要是18碳不飽和脂肪

15、酸，油酸(18:1) 、亞油酸(18:2) 、亞 麻酸(18:3).甘油磷脂的普通性質(zhì) 純的甘油磷脂為白色蠟狀固體，不溶于水，溶于非極 性溶劑 磷脂屬于兩親脂質(zhì)，在水中能構(gòu)成雙分子層的微囊 弱堿水解生成脂肪酸鹽和甘油-3-磷酰醇，強(qiáng)堿水解生 成脂肪酸鹽、醇(X-OH)和甘油-3-磷酸，磷酸與甘油之 間的鍵對(duì)堿穩(wěn)定，但能被酸水解 酯鍵和磷酸二酯鍵能被磷酸酶專注水解 磷脂酶A1/A2水解后生成含一個(gè)脂肪酸的產(chǎn)物稱溶血甘油磷脂，是體內(nèi)甘油磷脂代謝的中間產(chǎn)物，含量較小。它們是很強(qiáng)的外表活性劑，能使細(xì)胞膜溶解，呵斥細(xì)胞毒害.常見的甘油磷脂磷脂酰膽堿 又稱為卵磷脂(lecithin)，系統(tǒng)名為1, 2-二

16、?；?sn-甘油-3-磷酸膽堿，在蛋黃和大豆中特別豐富 膽堿成分是一種季胺離子，堿性極強(qiáng).膽堿(Choline)膽堿具有堿性、醇性.膽堿的生物功能 乙酰膽堿是重要的神經(jīng)遞質(zhì)，傳導(dǎo)神經(jīng)激動(dòng) 和卵磷脂一同防止脂肪肝的構(gòu)成 是代謝中的甲基供體.磷脂酰乙醇胺 又稱為腦磷脂(cephalin)，含氮堿部分(-X)是乙醇胺，也稱膽胺，Sn-2位含有更多的PUFA，包括花生四烯酸和DHA磷脂酰絲氨酸 含氮堿部分(-X)是絲氨酸，存在血小板膜中，又稱血小板第三因子。當(dāng)血小板因組織受損而被激活時(shí)，膜中的這些磷脂轉(zhuǎn)向外側(cè)，作為外表催化劑與其他凝血因子一同促使凝血酶原活化.腦磷脂與卵磷脂在體內(nèi)的互變 .鞘磷脂(sp

17、hingomyelin) 又稱為鞘胺醇磷脂(phosphosphingolipid)，在高等動(dòng)物的腦髓鞘和紅細(xì)胞膜中特別豐富，也存在于許多植物種子中。鞘磷脂由鞘胺醇、脂肪酸和磷酰膽堿組成.神經(jīng)酰胺(ceramide, Cer) 鞘胺醇分子的C1，C2和C3攜有3個(gè)功能基(-OH 、 -NH2 、 -OH)，類似于甘油的3個(gè)羥基，當(dāng)脂肪酸經(jīng)過酰胺鍵與鞘胺醇的-NH2相連，那么成為神經(jīng)酰胺，在構(gòu)造上與二酰甘油類似123.膽堿鞘磷脂 (choline sphingomyelin) 神經(jīng)酰胺的C1位羥基被磷酰膽堿酯化構(gòu)成的化合物，與甘油磷脂一樣具有兩條烴鏈和一個(gè)極性頭基.糖脂 糖脂是糖經(jīng)過其半縮醛羥基

18、以糖苷鍵與脂質(zhì)銜接而成的化合物，根據(jù)脂質(zhì)部分的不同可分為甘油糖脂、鞘糖脂以及由類固醇衍生的糖脂甘油糖脂(glyceroglycolipid) 也稱為糖基甘油酯，是二酰甘油分子sn-3位上的羥基與糖基以糖苷鍵銜接而成. 甘油糖脂主要存在于植物界和微生物中，植物的葉綠體和微生物的質(zhì)膜中含有大量的甘油糖脂。 哺乳動(dòng)物中的甘油糖脂主要存在于睪丸和精子的質(zhì)膜以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的髓磷脂中.鞘糖脂(glycosphingolipid) 也是以神經(jīng)酰胺為母體的化合物，可與鞘磷脂一同歸入鞘脂類，是神經(jīng)酰胺的1-位羥基被糖基化構(gòu)成的糖苷化合物 動(dòng)物鞘糖脂中的單糖成分主要是D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺、N-

19、乙酰半乳糖胺、巖藻糖和唾液酸，脂肪酸成分以1624碳的飽和與低不飽和脂肪酸居多.生物膜的構(gòu)造與功能生物膜的化學(xué)組成脂、蛋白質(zhì)和糖 蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的比例與膜的種類有關(guān).磷脂是生物膜的主要脂類(主要是磷脂、膽固醇和糖脂).膜蛋白 細(xì)胞中大約有2025%的蛋白與膜構(gòu)造相連系的，根據(jù)膜蛋白在膜上的定位可以分為膜周邊蛋白和膜內(nèi)在蛋白外周蛋白 外周蛋白分布于膜的脂雙層(外層或內(nèi)層)的外表，經(jīng)過靜電力或非共價(jià)鍵與其他膜蛋白相互作用銜接在膜上 如：線粒體內(nèi)膜外側(cè)細(xì)胞色素c 紅細(xì)胞膜骨架蛋白-血影蛋白 膜周邊蛋白比較容易分別，經(jīng)過改動(dòng)離子強(qiáng)度或參與金屬螯合劑即可提取，這類蛋白都溶于水，約占膜蛋白的20%30%.膜

20、內(nèi)在蛋白 內(nèi)在蛋白占膜蛋白的7080%，主要靠疏水力與膜脂相結(jié)合，有的部分嵌在脂雙層中，有的橫跨全膜。這類蛋白質(zhì)不易分別，只需用較猛烈的條件才干溶解下來，容易聚合成不溶性的物質(zhì)，構(gòu)象和活性都發(fā)生很大變化膜內(nèi)在蛋白與膜結(jié)合的方式 以單一螺旋跨膜 以多段螺旋跨膜 以蛋白質(zhì)分子末端片段插膜 經(jīng)過共價(jià)鍵結(jié)合的脂插膜(錨定).糖類 糖類約占質(zhì)膜分量的2%10%，大多與膜蛋白結(jié)合，少量與膜脂結(jié)合。分布于質(zhì)膜外表的糖殘基構(gòu)成一層多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物。組成寡糖的單糖主要有半乳糖、甘露糖、巖藻糖、半乳糖胺、葡萄糖胺、葡萄糖和唾液酸等。糖蛋白與大多數(shù)細(xì)胞的外表行為有關(guān)，被比喻為細(xì)胞外表的天線，在接受外界信息以及細(xì)胞間識(shí)別方面有重要作用.生物膜的分子構(gòu)造生物膜中的作用力 靜電力、疏水力和范德華力