生物化學(xué)-脂類和生物膜

第七章脂類和生物膜第一節(jié)脂類概述第二節(jié)脂類結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第三節(jié)生物膜第一節(jié)脂類的概述一、脂類的概念二、脂類的分類三、脂類的功能一、脂類的概念脂類又稱脂質(zhì)，是脂肪與類脂的總稱。不溶于水，而能溶于有機(jī)溶劑。最常見(jiàn)的脂類物質(zhì)是脂肪，是由高級(jí)脂肪酸與甘油所形成的酯。二、脂類的分類脂類按化學(xué)組成可分為6類：?jiǎn)渭冎悘?fù)合脂類萜類類固醇脂類衍生物結(jié)合脂。二、脂類的分類根據(jù)脂類是否只含甘油和脂肪酸，也可將脂類分為2類：真脂：甘油三酯等；類脂：糖脂、磷脂等；根據(jù)脂類在水中和水界面上的行為不同，又可以把它分為2類：非極性脂類：胡蘿卜素、鯊烯等；極性脂類：維生素K、維生素E、鞘氨醇等；三、脂類的功能首先，脂類中的脂肪是生物體內(nèi)主要的能量貯存物質(zhì)和重要的代謝燃料；其次，機(jī)體表面的脂類物質(zhì)可作為生物體對(duì)外界的屏障；第三，脂類物質(zhì)有助于食物中脂溶性維生素（A、D、E、K）的消化和吸收，為動(dòng)物機(jī)體提供必需脂肪酸；第四，脂類是構(gòu)成細(xì)胞生物膜系統(tǒng)的主要組成物質(zhì)。第二節(jié)脂類的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一、脂酰甘油類二、磷脂三、萜類和類固醇類四、糖脂和脂蛋白類五、蠟一、脂酰甘油類脂酰甘油，又稱脂酰甘油酯，是脂肪酸與丙三醇（即甘油）作用所形成的酯。一、脂酰甘油類脂肪酸1脂肪酸2H2O二酯酰甘油甘油（丙三醇）H2O單酯酰甘油三酯酰甘油一、脂酰甘油類1．脂肪酸2．甘油3．三脂酰甘油的類型及理化性質(zhì)1．脂肪酸脂肪酸:長(zhǎng)鏈烴一端的烴分子中的氫原子被羧基取代后的化合物。結(jié)構(gòu)通式:R-COOH，R指長(zhǎng)鏈的烷烴或含雙鍵的烯烴。脂肪酸的烴鏈以直鏈為主。天然脂類中的脂肪酸所含的碳原子數(shù)目大多數(shù)是偶數(shù)的。1．脂肪酸脂肪酸根據(jù)所含碳鏈的種類分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸兩類。僅含碳-碳單鍵的稱為飽和脂肪酸，如硬脂酸、軟脂酸等。不飽和脂肪酸則含碳-碳雙鍵。1．脂肪酸名稱（俗名）結(jié)構(gòu)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（羊蠟酸）CH3(CH2)8COOH月桂酸（十二烷酸）CH3(CH2)10COOH豆蔻酸(十四烷酸)CH3(CH2)12COOH軟脂酸(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木蠟酸

(二十四烷酸)CH3(CH2)22COOH蠟酸(二十六烷酸)CH3(CH2)24COOH褐煤酸(二十八烷酸)CH3(CH2)26COOH部分天然存在的飽和脂肪酸1．脂肪酸名稱（俗名）結(jié)構(gòu)式棕櫚油酸（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亞油酸（9,12-十八碳二烯酸）CH3(CH2)4CH=CHCH2OH=CH(CH2)7COOH(cis,cis)α-亞麻酸（9,12,15-十八碳烯酸）CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH(allcis)γ-亞麻酸（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部分天然存在的不飽和脂肪酸藍(lán)色的脂肪酸為必需脂肪酸2．甘油甘油即丙三醇，為無(wú)色粘稠甜味液體。能與水或酒精混溶，不溶于氯仿、乙醚及苯等。在硫酸氫鉀、五氧化二磷作用下加熱可生成丙烯醛，成為有刺激性臭味的氣體，這一反應(yīng)常用于鑒定甘油。甘油是許多化合物的良好溶劑，具有較強(qiáng)的吸濕性。3．三脂酰甘油的類型及理化性質(zhì)（1）三脂酰甘油的類型（2）三脂酰甘油的物理性質(zhì)（3）三脂酰甘油的化學(xué)性質(zhì)（1）三脂酰甘油的類型簡(jiǎn)單三脂酰甘油:三脂酰甘油中的三個(gè)脂肪酸都相同?；旌先８视?兩個(gè)或三個(gè)都不相同。

（2）三脂酰甘油的物理性質(zhì)①溶解度：

不溶于水，而溶于非極性溶劑。甘油二酯和甘油單酯由于含有羥基，可形成高度分散態(tài)，分散后形成的小微粒稱為微團(tuán)；②光學(xué)性質(zhì)：甘油三酯的1，3上的脂肪酸不同時(shí)，有光學(xué)活性；③熔點(diǎn)：

甘油三酯的熔點(diǎn)由其脂肪酸的組成決定。（3）三脂酰甘油的化學(xué)性質(zhì)①水解反應(yīng)與皂化反應(yīng)②酸敗和酸值（酸價(jià)）③鹵化作用和碘價(jià)④氫化①水解反應(yīng)與皂化反應(yīng)皂化反應(yīng)：在堿性條件下生成脂肪酸鹽和醇的反應(yīng)。①水解反應(yīng)與皂化反應(yīng)皂化值：皂化1g甘油三酯所需KOH的毫克數(shù)。皂化值=V是HCl滴定堿的毫升數(shù)（空白體積數(shù)減去樣品體積數(shù)之差），N為HCl的濃度，56.1為KOH的分子量，W為測(cè)定的油脂的質(zhì)量（單位為克）。②酸敗和酸值（酸價(jià)）酸敗：脂肪長(zhǎng)期暴露于潮濕悶熱的空氣中會(huì)產(chǎn)生難聞的氣味。原因是脂類長(zhǎng)期在光和熱的作用下，會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)而放出游離的脂肪酸，含不飽和鍵的游離脂肪酸被氧化、斷裂生成醛、酮及低分子量脂肪酸，從而產(chǎn)生臭味。酸值：中和1g油脂中游離脂肪酸所消耗的KOH的毫克數(shù)。③鹵化作用和碘價(jià)鹵化作用：指油脂中不飽和雙鍵與鹵素發(fā)生加成，生成鹵代脂肪酸的反應(yīng)。碘價(jià)：指在油脂的鹵化作用中，100g油脂與碘發(fā)生加成反應(yīng)所需碘的克數(shù)，也稱作碘值。碘值=M指滴定時(shí)硫代硫酸鈉的濃度；V指所需硫代硫酸鈉的體積，單位為毫升；W指使用的油脂的質(zhì)量，單位為克。④氫化氫化：指在催化劑（如金屬Ni）的作用下，甘油三酯中的不飽和雙鍵與氫發(fā)生加成反應(yīng)。不飽和甘油三酯飽和甘油三酯1．甘油磷脂2．鞘氨醇磷脂類二、磷脂1．甘油磷脂①形成：甘油的第三個(gè)羥基被磷酸酯化，其他兩個(gè)被脂肪酸酯化。②特點(diǎn)：具有極性的頭部和非極性的尾部,所以這類化合物又稱為兩性脂類或極性脂類，是構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)的基本特征之一。③舉例:

磷脂酰膽堿（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）。1．甘油磷脂X極性頭—易溶于水非極性尾—不易溶于水1．甘油磷脂（1）磷脂酰膽堿（2）磷脂酰乙醇胺（3）磷脂酰絲氨酸（4）磷脂酰肌醇甘油磷脂的種類：（1）磷脂酰膽堿CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOXX前體為膽堿：HO-CH2CH2N+(CH3)3即X=CH2CH2N+(CH3)3（2）磷脂酰乙醇胺X前體為膽胺

：HO-CH2CH2-NH3+即X=CH2CH2-NH3+CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOX（3）磷脂酰絲氨酸絲氨酸乙醇胺膽堿X前體為絲氨酸CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOX（4）磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇X前體為肌醇CH2OCCHCH2OOCR1R2OOPOOHOX2．鞘氨醇磷脂類①作用：植物和動(dòng)物細(xì)胞膜的重要組分。

②分布：在神經(jīng)組織和腦內(nèi)含量較高。

③特點(diǎn)：具有一個(gè)極性頭和兩個(gè)非極性尾，但不含有甘油。它們是由一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇或其衍生物以及一分子極性頭醇組成。④代表物：神經(jīng)鞘磷脂。2．鞘氨醇磷脂類極性頭—易溶于水非極性尾—不易溶于水三、糖脂和脂蛋白類１.糖脂２.脂蛋白類１.糖脂糖脂是一類含糖類殘基的結(jié)合脂質(zhì)。糖脂分為兩大類：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.脂蛋白類分布：廣泛存在于血漿和生物膜中，是由脂類和蛋白質(zhì)相結(jié)合而形成的復(fù)合物。分類：根據(jù)其組成可分為核蛋白類、磷蛋白類、單純脂蛋白類。血漿脂蛋白：是由甘油三酯、膽固醇酯組成的疏水部分與磷脂、膽固醇、載脂蛋白組成的極性外殼所構(gòu)成的球形顆粒。血漿脂蛋白可分為：乳糜微粒、極低密度脂蛋白、中間密度脂蛋白、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白。第三節(jié)生物膜一、生物膜的化學(xué)組成二、生物膜的特性與結(jié)構(gòu)三、生物膜的功能

一、生物膜的化學(xué)組成（1）膜脂（2）膜蛋白（3）膜糖類

生物膜的脂類主要包括磷脂、固醇及其他脂類。磷脂主要包括磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇以及神經(jīng)鞘磷脂等。（1）膜脂

（1）膜脂

1）周邊蛋白：分布于膜的外表，通過(guò)靜電作用及離子鍵作用等較弱的非共價(jià)鍵與膜的外表相結(jié)合。

2）內(nèi)在蛋白：水不溶性，分布在磷脂的脂雙分子層中。

3）通道蛋白：帶有中央水通道的膜內(nèi)在蛋白。（2）膜蛋白（分類）

膜蛋白對(duì)物質(zhì)代謝（酶蛋白）、物質(zhì)傳送、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、信息的接受與傳遞、支持與保護(hù)均有重要含義。（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：在細(xì)胞質(zhì)膜表面較多，一般占質(zhì)膜總量的2%～10%左右。主要類型：氨基糖和唾液酸等。功能：與細(xì)胞的抗原結(jié)構(gòu)、受體、細(xì)胞免疫反應(yīng)、細(xì)胞識(shí)別、血型及細(xì)胞癌變等均有密切關(guān)系。

（3）糖類二、生物膜的特性與結(jié)構(gòu)

1.膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子按二維排列的流體，膜具有一定的流動(dòng)性。2.膜蛋白分布不對(duì)稱，膜蛋白以折疊的球形鑲嵌在脂雙層中。

流體鑲嵌模型的特點(diǎn)：二、生物膜的特性與結(jié)構(gòu)流動(dòng)鑲嵌模型極性頭非極性尾蛋白質(zhì)磷脂（7成）、膽固醇（3成）、鞘磷脂二、生物膜的特性與結(jié)構(gòu)

1．參加酶反應(yīng)

2．傳遞物質(zhì)、離子

3．構(gòu)成跨膜電位差

4．識(shí)別某些分子信號(hào)二、生物膜的特性與結(jié)構(gòu)生物膜的功能：絕大多數(shù)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區(qū)域內(nèi)的底物。

1．參加酶反應(yīng)

核膜—形成核孔線粒體內(nèi)膜面積擴(kuò)大膜使功能出現(xiàn)分化，如：

1．參加酶反應(yīng)雙層脂質(zhì)分子是生物膜的基本骨架，不帶電荷的脂溶性物質(zhì)較易通過(guò)，大多數(shù)膜具有專一性的傳遞載體、酶系或通道，可使一些親水性物質(zhì)或離子通過(guò)生物膜。

2．傳遞物質(zhì)、離子槽蛋白非脂溶性物質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)物、廢物、神經(jīng)遞質(zhì)、激素）由槽蛋白形成的通道進(jìn)入，或與穿膜蛋白結(jié)合，選擇性進(jìn)入膜內(nèi)運(yùn)輸通道

2．傳遞物質(zhì)、離子

2．傳遞物質(zhì)、離子主動(dòng)運(yùn)輸

2．傳遞物質(zhì)、離子

細(xì)胞膜含有荷電的表面基團(tuán)，可構(gòu)成跨膜電位差。這一性質(zhì)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的傳導(dǎo)功能十分重要。

3．構(gòu)成跨膜電位差膜內(nèi)負(fù)電荷，膜外正電荷，如神經(jīng)細(xì)胞的靜息電位為－70mV。

膜的外層表面含有特異的識(shí)別部位。如：動(dòng)物細(xì)胞膜的外層表面含有識(shí)別同種細(xì)胞的部位，能在組織結(jié)構(gòu)的正常發(fā)育過(guò)程中促進(jìn)同種細(xì)胞有規(guī)則