第二章脂質(zhì)化學(xué)課件

1、第二章脂質(zhì)和生物膜化學(xué)Lipids的下列性質(zhì)差別大: Composition Structural diversity Physical and chemical properties Functional diversity 共性: Hydrophobic nature(疏水性）7/25/20221 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 油脂 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 第五節(jié) 生物膜化學(xué) 第三節(jié) 磷酯7/25/20222 1.脂質(zhì)（類(lèi)）： 由脂肪酸與醇作用生成的酯及 其衍生物統(tǒng)稱(chēng)。 第一節(jié) 概述脂類(lèi)(lipids)物質(zhì)是生物體內(nèi)不溶性于水而溶于非極性有機(jī)溶劑的一類(lèi)有機(jī)化合物。脂類(lèi)不僅是構(gòu)成生物膜的組分，而且生

2、物能量的貯存物質(zhì)，同時(shí)，一些脂類(lèi)還行使著重要的生理功能，如某些維生素和激素等。結(jié)構(gòu)脂質(zhì)：作為機(jī)體組織成分儲(chǔ)存脂質(zhì)：作為機(jī)體能量來(lái)源脂類(lèi)按功能：2. 類(lèi)別：7/25/20223 第一節(jié) 概述脂類(lèi)按結(jié)構(gòu)組分：?jiǎn)渭冎菏侵舅岷痛碱?lèi)所形成的脂，如三酰甘油。復(fù)合脂：除醇類(lèi)、脂肪酸外尚含有其它非脂性物質(zhì)，如磷酸、含氮化合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。萜類(lèi)和類(lèi)固醇及其衍生物，不含脂肪酸。衍生脂是上述脂類(lèi)物質(zhì)的水解產(chǎn)物，如甘油、脂肪酸及其氧化產(chǎn)物。結(jié)合脂是脂與糖或蛋白質(zhì)結(jié)合形成的糖脂和脂蛋白。7/25/20224脂類(lèi)的作用：1、貯存脂質(zhì)2、結(jié)構(gòu)脂質(zhì)3、活性脂質(zhì)7/25/20225一. 油脂的存在及

3、生物學(xué)意義二. 油 脂 的 結(jié) 構(gòu)三. 油 脂 的 理 化 性 質(zhì)四. 油 脂 的 鑒 定 第二節(jié) 油脂7/25/20226 第二節(jié) 油脂（ Glycerides ）一.油脂的存在及生物學(xué)意義動(dòng)物油脂：存在于皮下結(jié)締組織，大網(wǎng)膜，腸系膜 動(dòng)物脂肪不飽和脂肪酸含量低，凝固點(diǎn)高， 在常溫下呈固態(tài)，稱(chēng)為脂； 植物油脂：存在于果實(shí)和種子中，如大豆，花生，油菜籽， 大多數(shù)植物脂肪如豆油、花生油等脂肪中不飽和 脂肪酸含量超過(guò)70，熔點(diǎn)較低，在常溫下為液 體，統(tǒng)稱(chēng)為油；存在形式結(jié)構(gòu)脂肪：處于細(xì)胞內(nèi)，是構(gòu)成原生質(zhì)的成分貯存脂肪：存在于脂肪組織中，具有潤(rùn)滑，防震，防寒，供能等作用一.油脂的存在及生物學(xué)意義7/2

4、5/20227 油脂：是脂酰甘油酯（三酰甘油）的俗稱(chēng)。 習(xí)慣上把常溫下呈液態(tài)的叫油(oils)，呈固態(tài)的叫 脂肪(fats) 都是由甘油和脂肪酸組成的酯。 常見(jiàn)的是脂肪酸的甘油三元酯，稱(chēng)三酰甘油(triglyceride) 或中性脂肪 (neutral fats)。 三脂酰甘油主要作為貯存物質(zhì)，以 脂肪小滴形式存在于 細(xì)胞中。 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu) 二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu)7/25/20228 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu) 油 脂 的 結(jié) 構(gòu)單純甘油酯(simple triacylgldycerols) ： Rl、R2、R3 相同；混合甘油酯(mixed triacylgly

5、cerols)： Rl、R2、R3 不同。7/25/202292.脂肪酸： 主要為碳原子數(shù)在1224個(gè)的有機(jī)羧酸。 從動(dòng)物、植物、微生物中分離出的脂肪酸已達(dá)數(shù)百種。脂類(lèi)的脂肪酸組分通常具有1422個(gè)偶數(shù)碳原子，在高等動(dòng)植物體內(nèi)主要為12碳以上的高級(jí)脂肪酸，分為飽和 肪酸 和不飽和脂肪酸。生物組織和細(xì)胞中的脂肪酸(fatty acids) 大部分以復(fù)合脂形式存在，以游離形式存在的脂肪 酸含量極少。為L(zhǎng)inear chain，多為Cis異構(gòu)體，較少有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)。在植物和細(xì)菌中也有Branch chain。 第二節(jié) 油脂1.甘油：丙三醇，具甜味.用途很廣。結(jié)構(gòu)為： CH2OH CH2OH HOCH

6、甘油（丙三醇）7/25/202210 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu)常見(jiàn)脂肪酸結(jié)構(gòu)如下：飽和脂肪酸（ Saturated FA ）：軟脂酸（palmitic acid） （十六C酸）CH3(CH2)14COOH ；硬脂酸（stearic acid） （十八C酸）CH3(CH2)16COOH 等； 不飽和脂肪酸（ Unsaturated FA ）：(Monounsaturated FA& polyunsaturated FA )油酸（oleic acid） （9十八烯酸）CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOH 、亞油酸( linoleic acid) （9，12十八（二）烯酸） CH

7、3CH2CHCHCH2CHCH(CH2)7COOH 和亞麻酸等。7/25/2022117/25/202212 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu)7/25/202213 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu)不飽和脂肪酸的雙健一般是順式（cis）構(gòu)象。在大多數(shù)不飽和脂肪酸中，有一個(gè)雙鍵處于910位置(9)。脂肪酸可借助氣相色譜進(jìn)行分離和分析。脂肪酸的表示法脂肪酸常用簡(jiǎn)寫(xiě)法，寫(xiě)出碳原子的數(shù)目，再標(biāo)明雙鍵的數(shù)目和位置。如軟脂酸可寫(xiě)成C16：0，表明軟脂酸為具有16個(gè)C的飽和脂肪酸；油酸寫(xiě)成C18：1(9)或18：19，表示油酸具有18個(gè)C，并在第9位C和第10位C之間有一個(gè)雙鍵；亞油酸可寫(xiě)為C18：2

8、9,12，表示該脂肪酸為具有18個(gè)C，且在第910、1213碳原子之間各有一個(gè)雙鍵的脂肪酸。 7/25/202214脂肪酸的簡(jiǎn)寫(xiě)表示法： 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu) 先寫(xiě)出碳原子數(shù)，再寫(xiě)雙鍵數(shù)，最后表明雙鍵的位置，用“ ：” 隔開(kāi) ：軟脂酸 ：C16：0 亞油酸：C18:2(9,12)必需脂肪酸（ essential fatty acid ）必需脂肪酸是哺乳動(dòng)物生長(zhǎng)所必需的、而體內(nèi)又不能合成的脂肪酸必須從食物中獲得 。如亞油酸和亞麻酸。植物能夠合成亞油酸和亞麻酸，所以植物是這些脂肪酸的最初來(lái)源。 7/25/202215 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu) 脂肪中的脂肪酸主要是16C和1

9、8C的飽和或不飽和脂肪酸。油脂含不飽和脂肪酸的多少，一般可以用碘值、飽和度、油酸、亞油酸的數(shù)值來(lái)表示。 大多數(shù)植物脂肪如豆油、花生油等脂肪中不飽和脂肪酸含量超過(guò)70，熔點(diǎn)較低，在常溫下為液體，統(tǒng)稱(chēng)為油。 動(dòng)物脂肪不飽和脂肪酸含量低，凝固點(diǎn)高，在常溫下呈固態(tài)，稱(chēng)為脂。7/25/202216 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu) 不同種類(lèi)的油脂所含的脂肪酸是不相同的。同一種油脂，由于動(dòng)物或植物的品種不同或生長(zhǎng)等情況不同也有差別。7/25/202217 習(xí)慣名稱(chēng) 簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào) 熔點(diǎn)/飽和脂肪酸 月桂酸 12：0 44.2 豆蔻酸 14：0 53.9 軟脂酸 16：0 63.1 硬脂酸 18：0 69.6不

10、飽和脂肪酸 棕櫚油酸16：19 油酸18：19 13.4 亞油酸18：29，12 5 亞麻酸18：39，12，15 11 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu)某些天然存在的脂肪酸表2-17/25/2022183. 油脂的形成：油脂由一分子甘油和三分子脂肪酸經(jīng)過(guò) 逐步反應(yīng)得到.反應(yīng)如下：+ R3脂肪酸+ R2脂肪酸二酰甘油 三酰甘油 （即油脂）甘油 + R1脂肪酸單酰甘油單酰甘油二酰甘油 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu)故天然油脂是混合甘油酯的混合物7/25/202219 CH2OH CH2OH HOCHH0CR1O+甘油單酰甘油R1脂肪酸+ H2O 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu) CH2O

11、H CH2 HOCH0CR1O分步反應(yīng)如下：7/25/202220 CH2OH CH2 HOCH0CR1OH0CR2O+ CH2OH CH2 CH0CR1OR2C0O二酰甘油單酰甘油R2脂肪酸+ H2O 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu)7/25/202221+H0CR3OO0CR3 CH2 CH2 CH0CR1OR2C0O 三酰甘油（油脂） 二酰甘油R3脂肪酸H2O + 第二節(jié) 油脂二.油 脂 的 結(jié) 構(gòu) CH2OH CH2 CH0CR1OR2C0O7/25/202222（一）溶解性 脂肪一般不溶于水，低級(jí)脂肪酸可溶于水，在水中的溶解度隨碳原子數(shù)增加而降低，高溫和高壓下可溶于水； 脂肪溶于丙

12、酮，乙醚等非極性溶劑。（二）熔點(diǎn) 如果飽和度相同，則脂肪酸的熔點(diǎn)隨碳原子數(shù)的增加而升高 第二節(jié) 油脂三.油 脂 的 理 化 性 質(zhì) 當(dāng)碳原子數(shù)相等時(shí)，不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)比相應(yīng)的飽和脂肪酸低三.油 脂 的 理 化 性 質(zhì)7/25/202223表2-1 習(xí)慣名稱(chēng) 簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào) 熔點(diǎn)/飽和脂肪酸 月桂酸 12：0 44.2 豆蔻酸 14：0 53.9 軟脂酸 16：0 63.1 硬脂酸 18：0 69.6不飽和脂肪酸 棕櫚油酸16：19 油酸18：19 13.4 亞油酸18：29，12 5 亞麻酸18：39，12，15 11 第二節(jié) 油脂三.油 脂 的 理 化 性 質(zhì)某些天然存在的脂肪酸表2-17/25

13、/202224植物油含大量油酸，亞油酸，故在常溫下為液體動(dòng)物脂肪通常含飽和脂肪酸較多，因此在常溫下為固態(tài)，如豬油，牛油例如：硬脂酸熔點(diǎn)為70高于軟脂酸的63，而引入一個(gè)雙鍵后的油酸熔點(diǎn)僅為14 第二節(jié) 油脂三.油 脂 的 理 化 性 質(zhì)（三）乳化作用：脂肪在乳化劑作用下，變成很細(xì)小的顆粒， 均勻分散在水中形成穩(wěn)定的乳狀液的過(guò)程。 乳化劑：表面活性劑（物質(zhì)），能降低油、水兩相界 面的表面張力。膽汁酸鹽和肥皂是常見(jiàn)乳化劑，用于消化脂肪和去污； 肥皂作為乳化劑，可以把衣物上的油污變成細(xì)小的顆粒均 勻的分散在水中，以達(dá)到去污的目的7/25/202225RCOOH + NaOH RCOONa + H2O

14、 脂肪酸 肥皂 C3H5(OCOR)3 + 3H2O 3RCOOH + C3H5(OH)3 脂肪 脂肪酸 甘油（四）水解作用：油脂都可被酸、堿酶水解，產(chǎn)物為甘油 和高級(jí)脂肪酸。 第二節(jié) 油脂三.油 脂 的 理 化 性 質(zhì)皂化作用：脂肪的堿水解。即水解作用在堿性溶液中進(jìn) 行，產(chǎn)物為甘油和脂肪酸鹽（即肥皂），反應(yīng)方程式如下：7/25/202226（五）加成作用：不飽和脂肪酸的雙鍵在適當(dāng)?shù)臏囟群痛呋瘎?的作用下，可與氫或鹵素起加成作用。 加成后可使不飽和脂肪酸變?yōu)轱柡椭舅?，此反?yīng)通常用作使液體油脂變成固體油脂，便于運(yùn)輸不易酸敗如與碘加成的方程式如下：+ I2CCHIIHCCHH 第二節(jié) 油脂三.油

15、 脂 的 理 化 性 質(zhì)7/25/202227（六）氧化作用：油脂的不飽和脂肪酸的雙鍵氧化分解，或油 脂經(jīng)微生物成的脂肪酸氧化分解形成系列產(chǎn) 物的變質(zhì)過(guò)程。 酸?。禾烊挥椭诳諝庵醒趸纸庑纬上盗挟a(chǎn)物的變 質(zhì)過(guò)程。Page：35 第二節(jié) 油脂三.油 脂 的 理 化 性 質(zhì)7/25/202228由于油脂在應(yīng)用上的目的不同，因此對(duì)其成分和性質(zhì)要求也不相同。常對(duì)油脂的組成脂肪酸的含量不飽和度進(jìn)行分析鑒定（一）酸值：中和1克（g）油脂中的游離脂肪酸所需要的 KOH的毫克數(shù)（mg）。 酸值可反映脂肪酸的酸敗程度。 第二節(jié) 油脂四.油 脂 的 鑒 定四.油 脂 的 鑒 定Methods： 物理方法：熔點(diǎn)、

16、凝固點(diǎn)、比重、折射率、旋光性和光譜吸收 化學(xué)方法：皂化值、碘值、酸值7/25/202229從皂化值的大小可推知油脂的分子量式中V為滴定時(shí)鹽酸所耗毫升數(shù)，N為鹽酸的濃度，56.1為KOH的分子量，W為測(cè)定時(shí)所用油脂的重量W皂化值 =VN56.1 第二節(jié) 油脂四.油 脂 的 鑒 定測(cè)定皂化值可以檢查油脂的質(zhì)量；測(cè)定油脂的水解程度；可指示轉(zhuǎn)變油脂為肥皂所需的堿量；（二）皂化值：完全皂化1克油脂所需的KOH毫克數(shù)，稱(chēng) 為油脂的皂化值.公式如下7/25/202230（三）碘值：碘值是指在油脂的鹵化作用中，100克油脂 與碘作用所需碘的克數(shù)。 公式如下：碘值可反映油脂中脂肪酸的不飽和度式中：V為滴定時(shí)所用

17、硫代硫酸鈉的毫升數(shù)，N為硫代硫酸鈉的濃度，127為碘原子量，W為樣品油脂的重量 W 100NV碘值 =1271000 第二節(jié) 油脂四.油 脂 的 鑒 定7/25/202231 第三節(jié) 磷 脂一. 甘油磷脂二. 鞘磷脂三. 鞘糖脂7/25/202232 第三節(jié) 磷 脂一. 甘油磷脂 磷脂(glycer phospholipids) 磷脂是由醇、脂肪酸、磷酸及含氮堿性化合物等成分組成的復(fù)合脂類(lèi)，廣泛存在于動(dòng)植物和微生物中。一. 甘油磷脂 由甘油、脂肪酸、磷酸及含氮堿性化合物等成分 組成的復(fù)合脂類(lèi)，叫甘油磷脂。 甘油磷脂是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要組分之一，在動(dòng)物的腦、心、腎、肝、骨髓、卵以及植物的種子和果實(shí)

18、中含量較豐富。7/25/202233 第三節(jié) 磷 脂 一. 甘油磷脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿（卵）、膽胺（乙醇胺）（腦）、絲氨酸、肌醇等7/25/202234 第三節(jié) 磷 脂 一. 甘油磷脂R1通常為飽和脂酰基，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202235 第三節(jié) 磷 脂 一. 甘

19、油磷脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202236 第三節(jié) 磷 脂 一. 甘油磷脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂酰基，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202237 第三節(jié) 磷 脂 一. 甘油磷脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202238 第三節(jié) 磷 脂 一. 甘油磷脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202239 第三節(jié) 磷 脂 一. 甘油磷脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，

20、X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。 甘油磷脂的結(jié)構(gòu)中，甘油分子中兩個(gè)碳原子上羥基被脂肪酸基酯化，成為疏水性的非極性尾(nonpolar tail) ；第三個(gè)碳原子上羥基被磷酸酯化，并帶有一個(gè)親水性的膽堿或膽胺等基團(tuán)，因此成為親水性的極性頭(polar head) ，這種分子稱(chēng)為親水脂類(lèi)(amphipathic lipids)或稱(chēng)極性脂類(lèi)(polar lipids)。這種兩性脂類(lèi)分子在構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)中具有重要的作用。 7/25/202240 第三節(jié) 磷 脂 二. 鞘磷脂二. 鞘磷脂(sphingomyelins) 鞘磷脂或神經(jīng)鞘磷脂是鞘脂類(lèi)的一種典型復(fù)合脂類(lèi)，它是高等動(dòng)物組織中含量最豐富

21、的鞘脂類(lèi)。 鞘磷脂是神經(jīng)酰胺與磷脂酰膽堿或磷脂酰乙醇胺形成磷酸二酯。 鞘磷脂可水解為磷酸、膽堿、(神經(jīng))鞘氨醇、二氫(神經(jīng))鞘氨醇及脂肪酸。7/25/202241 第三節(jié) 磷 脂 二. 鞘磷脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。 鞘氨醇是一個(gè)有18個(gè)碳的氨基二醇，已發(fā)現(xiàn)的鞘氨醇類(lèi)有幾十種，它們的碳原子和羥基數(shù)目均有變化。7/25/202242 第三節(jié) 磷 脂 二. 鞘磷脂 鞘氨醇的氨基與一長(zhǎng)鏈脂肪酸(C16C26)的?；纬删哂袃蓚€(gè)非極性尾部的化合物，稱(chēng)為神經(jīng)酰胺(ceramide)。7/25/202243 第三節(jié) 磷 脂 二. 鞘磷脂R1通常為

22、飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。 在神經(jīng)酰胺分子中，鞘氨醇第一個(gè)碳原子上的羥基進(jìn)一步與磷脂酰膽堿或磷脂酰乙醇胺形成磷酸二酯，這種磷脂化合物稱(chēng)為(神經(jīng))鞘磷脂。 鞘磷脂有二條長(zhǎng)的碳?xì)滏?，一條是由鞘氨醇組成的有1418碳的碳?xì)滏?；另一條為連接在氨基上的脂肪酸，如棕櫚酸、掬焦油酸和神經(jīng)烯酸等。因此它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上類(lèi)似于磷酸甘油脂。 7/25/202244 第三節(jié) 磷 脂 二. 鞘磷脂7/25/202245 第三節(jié) 磷 脂 三. 鞘糖脂R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。三. 鞘糖脂(glycosphingolipi

23、ds) 神經(jīng)酰胺是構(gòu)成鞘脂類(lèi)的母體結(jié)構(gòu)。若鞘氨醇C1上的羥基與一個(gè)單糖（葡萄糖或半乳糖）相連時(shí)，則形成鞘糖脂。 因這些鞘糖脂存在于腦和神經(jīng)組織中，故統(tǒng)稱(chēng)為腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂。 若在半乳糖腦苷脂中半乳糖的C3位上與硫酸分子以硫酯鍵相連，則形成腦硫脂。 鞘糖脂中有一類(lèi)稱(chēng)為神經(jīng)節(jié)苷脂，這些脂類(lèi)除了含糖分子外，它的極性頭部還含有一個(gè)或多個(gè)分子N-乙酰神經(jīng)氨酸(N-acetylneuraminic acid)，即唾液酸(sialicacid)。7/25/202246 第三節(jié) 磷 脂 三. 鞘糖脂R1通常為飽和脂?；琑2為不飽和脂?；琗為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202247 第

24、三節(jié) 磷 脂 三. 鞘糖脂R1通常為飽和脂?；琑2為不飽和脂?；琗為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202248 第三節(jié) 磷 脂 三. 鞘糖脂R1通常為飽和脂?；琑2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。 這部分神經(jīng)節(jié)苷脂類(lèi)在pH=7時(shí)帶負(fù)電荷。 人的神經(jīng)節(jié)苷脂類(lèi)中有豐富的唾液酸。腦灰質(zhì)含有豐富的神經(jīng)節(jié)苷脂類(lèi)，構(gòu)成全部脂類(lèi)的6，非神經(jīng)組織如紅細(xì)胞、脾、肝和腎等組織中也含有少量的神經(jīng)節(jié)苷脂類(lèi)。 不同的神經(jīng)節(jié)苷脂類(lèi)所含的六碳糖以及唾液酸的數(shù)目及位置各不相同。 在已分離出的神經(jīng)節(jié)苷脂類(lèi)中，幾乎所有各類(lèi)都有一葡萄糖基與神經(jīng)酰胺以糖苷鍵相連。 7/25/2022

25、49 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi)一.固醇與類(lèi)固醇二.其他酯類(lèi) 7/25/202250 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 一.固醇與類(lèi)固醇一.固醇與類(lèi)固醇1.固醇:環(huán)戊烷多氫菲的的衍生物。（ Page：39 ） 膽固醇(cholestero1) 膽固醇是甾醇族(stero1s)中最主要的一類(lèi)固醇類(lèi)化合物，存在于動(dòng)物細(xì)胞膜及少數(shù)微生物中。膽固醇在神經(jīng)組織、血液、膽汁、肝、腎及皮膚組織中含量較多。 膽固醇以游離或與脂肪酸結(jié)合而以膽固醇酯的形式存在。膽固醇與長(zhǎng)鏈脂肪酸形成的膽固醇酯是血漿蛋白及細(xì)胞外膜的重要組分。7/25/202251 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 一.固醇與類(lèi)固醇R1通常為飽和脂?；琑2為不飽和脂?；?/p>

26、，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202252膽固醇的功能 （1）形成膽酸： （2）構(gòu)成細(xì)胞膜： （3）合成激素：皮質(zhì)醇、醛固酮、雌二醇以及維生素D都屬于類(lèi)固醇激素，其前體物質(zhì)就是膽固醇 膽固醇又分為高密度膽固醇和低密度膽固醇兩種，前者對(duì)心血管有保護(hù)作用，通常稱(chēng)之為“好膽固醇”，后者偏高，冠心病的危險(xiǎn)性就會(huì)增加，通常稱(chēng)之為“壞膽固醇”。血液中膽固醇含量每單位在140199毫克之間，是比較正常的膽固醇水平。7/25/202253 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 一.固醇與類(lèi)固醇2.類(lèi)固醇：固醇的衍生物。（ Page：40-41 ）7/25/202254 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 二.其

27、他酯類(lèi)二.其他酯類(lèi)1. 蠟(waxes): 蠟是由高級(jí)脂肪酸與脂肪醇或者是高級(jí)脂肪酸 與甾醇所形成的酯。 蠟的理化性質(zhì)與中性脂肪很相似，常溫下蠟是固體，能溶于醚、苯、三氯甲烷等有機(jī)溶劑。蠟既不被脂肪酶所水解，也不易皂化。 天然蠟按來(lái)源可分為動(dòng)物蠟和植物蠟。 動(dòng)物蠟多為昆蟲(chóng)的分泌物，如白蠟、蜂蠟等。蜜蜂分泌蜂蠟用以建造蜂巢。白蠟蟲(chóng)分泌的白蠟有保護(hù)作用。鯨魚(yú)頭部含有的鯨蠟是重要的工業(yè)原料。 植物的許多器官表面都存在蠟質(zhì)層，可防止病菌侵蝕和水分蒸發(fā)。7/25/202255 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 二.其他酯類(lèi)7/25/202256 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 二.其他酯類(lèi)R1通常為飽和脂酰基，R2為不飽

28、和脂?；琗為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202257 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 二.其他酯類(lèi)R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202258 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 二.其他酯類(lèi)2. 萜類(lèi)(terpenes) 萜類(lèi)是異戊二烯的衍生物。根據(jù)異戊二烯的數(shù)目，可將萜類(lèi)化合物分為單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜等。 多數(shù)直鏈萜類(lèi)的雙鍵都是反式，但在11-順-視黃醛(11-cis-retinal)第11位上的雙鍵為順式。11-順-視黃醛存在于動(dòng)物的細(xì)胞膜上，它是脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜上發(fā)現(xiàn)的一種維生素A的衍生物。7/25/202259

29、第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 二.其他酯類(lèi)R1通常為飽和脂?；?，R2為不飽和脂?；?，X為膽堿、膽胺(乙醇胺)、絲氨酸、肌醇等。7/25/202260 第四節(jié) 固醇和其他酯類(lèi) 二.其他酯類(lèi) 高等植物葉綠素的組分葉綠醇屬二萜化合物；胡蘿卜素是四萜類(lèi)化合物，大量存在于植物的各個(gè)器官內(nèi)；此外還有多聚萜類(lèi)如天然橡膠等。維生素A、E、K等都屬于萜類(lèi)。 7/25/202261 第五節(jié) 生物膜化學(xué)四. 生物膜的特性一. 概述:三. 生物膜的結(jié)構(gòu)二. 生物膜的化學(xué)組成五. 生物膜的功能7/25/202262 第五節(jié) 生物膜化學(xué) 一. 概述一. 概述: 1. 生物膜: 是細(xì)胞膜(cytomembrane)和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

30、(endomembrane system)的總稱(chēng)。 生物膜是由極性脂和蛋白質(zhì)組成的超分子復(fù)合物，是構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)最基本的組分。生物膜系統(tǒng)不僅是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的有高度選擇性的半透性屏障，而且直接參與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、細(xì)胞識(shí)別等重要的生命活動(dòng)。細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生、分化、生長(zhǎng)、分裂以及細(xì)胞免疫、代謝調(diào)節(jié)、神經(jīng)傳導(dǎo)、藥物和毒物的作用，生物體對(duì)環(huán)境的反應(yīng)等都與生物膜密切相關(guān)。 因此，生物膜已經(jīng)成為當(dāng)前分子生物學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)中最活躍的高科技研究領(lǐng)域之一。 7/25/202263 第五節(jié) 生物膜化學(xué) 一. 概述2. 生物膜的結(jié)構(gòu)與功能 細(xì)胞的外周膜和內(nèi)膜系統(tǒng)稱(chēng)為生物膜。是由極性脂和蛋白質(zhì)組成的

31、超分子復(fù)合物，厚約610nm，是構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)最基本的組分。 生物膜對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子的有序反應(yīng)和整個(gè)細(xì)胞的區(qū)域化都提供了必需的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，保證了細(xì)胞器和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)恒定。 生物膜在組成和結(jié)構(gòu)上具有共同之處。脂質(zhì)雙分子層是生物膜的基本骨架，膜的內(nèi)外不對(duì)稱(chēng)地鑲有各種蛋白質(zhì)，且處于流動(dòng)狀態(tài)，這是生物膜的基本特征和細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的必要條件。 膜上脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類(lèi)都具有重要作用，如物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞內(nèi)外信息跨膜傳遞、細(xì)胞免疫 、神經(jīng)傳導(dǎo)、代謝調(diào)控以及激素和藥物作用。腫瘤發(fā)生等也與生物膜有關(guān)。7/25/202264二、Chemical composition膜 脂(Membra

32、ne lipid)膜 蛋 白(Membrane protein)糖 類(lèi)(Polysaccharide)無(wú) 機(jī) 鹽(Inorganic salt)金 屬 離 子(Metal ion)水(Water)7/25/2022651. 膜脂(Membrane lipid)磷 脂（主要）糖 脂 甾 醇7/25/202266 磷 脂 甘油磷脂(主要)鞘磷脂7/25/202267 X= H 磷脂酸 X= CH2 CH2 N+(CH3) 3 X= CH2 CH2 NH2 X= CH2 CHCOOH NH2 磷脂酰膽堿（卵磷脂） 磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）甘油磷脂 甘油磷脂是兩性分子，分子中既有親水部分又有疏水部分。磷

33、酸化的頭部呈親水性，兩條較長(zhǎng)的碳?xì)渲ｆ湠槲膊?，呈疏水性。磷脂酰絲氨酸甘油為骨架7/25/202268 鞘磷脂 H H O CH3H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3 H OH N-H O- CH3 O C R1鞘氨醇鞘氨醇作骨架分子中有親水的磷酸化的頭部（膽堿或乙醇胺）和疏水的兩個(gè)碳?xì)滏?，其中一條來(lái)自鞘氨醇，另一條來(lái)自脂肪酸。脂肪酸以酰胺鍵連在鞘氨醇上。膽堿鞘磷脂7/25/202269由磷脂形成的雙層脂膜的示意圖在水溶液中兩性的磷脂分子為避免疏水部分接觸水分子而定向排列，形成脂雙層結(jié)構(gòu)。脂雙層中，磷脂分子的疏水基團(tuán)在內(nèi)部而親水的頭部在

34、表面。7/25/202270（2）糖脂是糖通過(guò)半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接而成的化合物。膜脂中糖脂主要有鞘糖脂、甘油糖脂 H H H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-半乳糖 H OH N-H O C R1鞘氨醇半乳糖腦苷脂（鞘糖脂）7/25/202271（3） 甾 醇又名固醇，動(dòng)物膜甾醇主要是膽固醇，植物膜甾醇含量較動(dòng)物少，主要有谷甾醇、豆甾醇等。7/25/2022722. 膜蛋白(Glycoprotein) 內(nèi) 在 蛋 白(Integral,Intrinsic protein) 外 周 蛋 白(Peripheral,Extrinsic protein) 脂錨定蛋白（li

35、pid-anchored protein） 7/25/202273有的全部埋于脂雙層的疏水區(qū)，有的部分嵌在脂雙層中，有的橫跨全膜.主要靠疏水作用(Hydrophobic interaction)通過(guò)某些非極性氨基酸殘基與膜脂疏水部分相結(jié)合。這類(lèi)蛋白被緊密連在膜上，并且不易溶于水。只有用破壞膜結(jié)構(gòu)的試劑如有機(jī)溶劑（氯仿）或去污劑（TritonX-100）才能把它們從膜中提取出來(lái)。內(nèi)在蛋白(Integral ,Intrinsic protein)7/25/202274 膜錨蛋白(Lipid-anchored protein)有些膜內(nèi)在蛋白本身并沒(méi)有進(jìn)入膜內(nèi)，他們以共價(jià)鍵(Covalent link

36、)與脂質(zhì)、脂酰鏈、異戊烯基團(tuán)相結(jié)合并通過(guò)他們的疏水部分插入到膜內(nèi)，這種形式的內(nèi)在蛋白稱(chēng)為膜錨蛋白。7/25/202275 外 周 蛋 白(Extrinsic protein)分布于膜的脂雙層內(nèi)外表面，通過(guò)極性氨基酸殘基以離子鍵、氫鍵、范德華力等次級(jí)鍵與膜脂極性頭部或與內(nèi)在蛋白的親水部分結(jié)合。比較易于分離，大都能溶于水，可在不破壞膜結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)溫和方法（高離子強(qiáng)度、高pH、）分離提取。7/25/202276蛋白與膜的結(jié)合方式、整合蛋白；、脂錨定蛋白；、外周蛋白7/25/2022773. 糖類(lèi)(Saccharide)生物膜中的糖類(lèi)大多與膜蛋白結(jié)合 糖蛋白（信息識(shí)別）少數(shù)與膜脂結(jié)合 糖脂7/2

37、5/202278糖類(lèi)在膜上的分布非對(duì)稱(chēng)的，全部分布在膜的非細(xì)胞質(zhì)一側(cè)。質(zhì)膜上的糖細(xì)胞內(nèi)膜的糖7/25/202279三 生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型流體鑲嵌模型 1972年美國(guó)Singer和Nicolson提出，認(rèn)為生物膜是一種流動(dòng)的、嵌有各種蛋白質(zhì)的脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)，其中蛋白質(zhì)猶如一座座冰山漂移在流動(dòng)脂質(zhì)的海洋中。與過(guò)去模型的主要差別 突出了膜的流動(dòng)性 顯示了膜蛋白分布的不對(duì)稱(chēng)性7/25/2022807/25/202281四、生 物 膜 的 特 性 膜分子結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性 膜分子結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性7/25/202282(一) 膜分子結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性1、膜脂的分布不對(duì)稱(chēng)，即膜脂雙分子層內(nèi)外兩側(cè)的脂種類(lèi)、含量不同，

38、如人紅細(xì)胞質(zhì)膜：膜的外層卵磷脂、鞘磷脂較多膜的內(nèi)層腦磷脂、磷脂酰絲氨酸較多2、膜蛋白的分布不對(duì)稱(chēng) 如線(xiàn)粒體內(nèi)膜中的NADH電子傳遞鏈各組分：Cyt氧化酶 、琥珀酸脫氫酶在線(xiàn)粒體內(nèi)膜內(nèi)側(cè)Cytc在線(xiàn)粒體內(nèi)膜外側(cè)3、糖蛋白和糖脂中的多糖只分布在膜的 非細(xì)胞質(zhì)一側(cè)線(xiàn)粒體內(nèi)外7/25/202283 （二）膜分子結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性膜的流動(dòng)性主要是指膜脂及膜蛋白流動(dòng)性。合適的流動(dòng)性對(duì)生物膜表現(xiàn)其正常功能十分重要.7/25/202284 膜脂的流動(dòng)性膜脂的流動(dòng)性主要決定于磷脂分子.在生理?xiàng)l件下,磷脂大多呈流動(dòng)的液晶態(tài),磷脂在膜內(nèi)可作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),側(cè)向運(yùn)動(dòng)等.當(dāng)溫度降至一定值時(shí),膜脂從流動(dòng)的液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)似晶

39、體的凝膠態(tài),這個(gè)溫度稱(chēng)為相變溫度.凝膠狀態(tài)也可再熔解為液晶態(tài)。各種膜脂由于組分不同而具有各自的相變溫度。7/25/2022857/25/202286膜脂的流動(dòng)性的大小與磷脂分子中脂肪酸鏈的長(zhǎng)短及不飽和程度密切相關(guān).鏈越短,不飽和程度越高,流動(dòng)性越大.哺乳動(dòng)物中膽固醇對(duì)膜脂流動(dòng)性也有一定的調(diào)控作用,在生理?xiàng)l件下增加膽固醇的含量會(huì)降低膜的流動(dòng)性，因?yàn)槟懝檀嫉拈]合環(huán)狀結(jié)構(gòu)干擾了脂肪酸的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。膜脂的流動(dòng)性是不均勻的,在一定溫度下,有的膜脂處于凝膠態(tài),有的則呈液晶態(tài),處于液晶態(tài)的各膜脂的流動(dòng)性也不完全相同.7/25/202287 膜蛋白的流動(dòng)性膜蛋白只能做側(cè)向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散,其速度平均比膜脂小101

40、00倍.7/25/202288五.生物膜的功能 物質(zhì)運(yùn)輸 能量轉(zhuǎn)換 信息傳遞7/25/202289物 質(zhì) 運(yùn) 輸 離子、小分子物質(zhì)的運(yùn)輸（穿膜運(yùn)輸） 被動(dòng)運(yùn)輸、 主動(dòng)運(yùn)輸 生物大分子的跨膜運(yùn)輸（膜泡運(yùn)輸） 生物膜是具有選擇通透性的屏障，細(xì)胞能主動(dòng)地從環(huán)境中攝取所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)排出代謝產(chǎn)物和廢物，使細(xì)胞維持動(dòng)態(tài)的恒定，這對(duì)于維持細(xì)胞的生命活動(dòng)極為重要。7/25/202290 簡(jiǎn)單擴(kuò)散 物質(zhì)從高濃度到低濃度的單純的擴(kuò)散作用，不需借助載體，不消耗能量。只有小分子量的不帶電或疏水分子（H2O、O2、CO2、Urea、Et-OH）以此方式過(guò)膜。協(xié)助擴(kuò)散 物質(zhì)從高濃度到低濃度（順濃度梯度），需借助載

41、體蛋 白的物質(zhì)運(yùn)輸。包括親水性分子如糖、氨基酸等的運(yùn)輸。 指物質(zhì)順濃度梯度，不需要消耗代謝能的穿膜運(yùn)輸。1、被動(dòng)運(yùn)輸 離子、小分子物質(zhì)的運(yùn)輸（穿膜運(yùn)輸）7/25/2022917/25/202292簡(jiǎn)單擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的區(qū)別協(xié)助擴(kuò)散需和膜上的專(zhuān)一性的膜運(yùn)輸?shù)鞍装l(fā)生可逆結(jié)合，在它們幫助下擴(kuò)散過(guò)膜。與簡(jiǎn)單擴(kuò)散相比，協(xié)助擴(kuò)散有明顯的飽和效應(yīng)，即當(dāng)被運(yùn)輸物質(zhì)濃度不斷升高時(shí)，速度出現(xiàn)一個(gè)極限值，這是由于載體蛋白的數(shù)量限制造成的。7/25/202293紅細(xì)胞依靠葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收葡萄糖紅細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是相對(duì)分子量45kD的內(nèi)在膜蛋白，以-螺旋跨膜12次，形成一個(gè)中間圓孔，葡萄糖借助此蛋白的構(gòu)象變化穿越這個(gè)

42、圓孔。胞外胞內(nèi)葡萄糖葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白葡萄糖結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白發(fā)生構(gòu)象變化葡萄糖擴(kuò)散到胞質(zhì)溶膠轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白構(gòu)象恢復(fù)質(zhì)膜協(xié)助擴(kuò)散7/25/202294 物質(zhì)逆濃度梯度的穿膜運(yùn)輸，需消耗代謝能，并需專(zhuān)一性的載體蛋白。（1）ATP驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸Na+ 、K+的跨膜運(yùn)輸 通過(guò)膜上的專(zhuān)一的載體Na+、K+-泵運(yùn)輸,Na+、K+-泵又稱(chēng)Na+、K+-ATP酶，它通過(guò)水解ATP提供的能量主動(dòng)向外運(yùn)輸Na+，向內(nèi)運(yùn)輸K+，每水解1分子ATP向膜外泵出3個(gè)Na+，向膜內(nèi)泵入2個(gè)K+。高K+低Na+高Na+低K+2. 主動(dòng)運(yùn)輸質(zhì)膜胞外胞內(nèi)2K+3Na+7/25/202295Na+、K+-PumpNa+、K+-泵由、兩個(gè)亞基組成， 其中亞基跨膜，上有Na+、K+、ATP及烏本苷結(jié)合位點(diǎn)。Na+、K+-泵的作用機(jī)制，人們普遍接受的是構(gòu)象變化假說(shuō) 亞基亞基內(nèi)外7/25/20