《和18章脂质和生物膜.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《和18章脂质和生物膜.ppt（75页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第2章章 脂质和生物膜脂质和生物膜1 引言：引言：定义、分类定义、分类2 脂肪酸脂肪酸3 单纯脂：单纯脂：三酰甘油三酰甘油、蜡、蜡4 复合脂复合脂：磷脂、糖脂磷脂、糖脂5 衍生脂：萜、固醇类衍生脂：萜、固醇类6 生物膜的组成：膜脂、膜蛋白生物膜的组成：膜脂、膜蛋白、膜糖、膜糖 流动镶嵌模型流动镶嵌模型1 1 引言引言1.1 存在存在动物油脂：猪油、奶油动物油脂：猪油、奶油植物油脂：豆油、花生油植物油脂：豆油、花生油工业、医药用：蓖麻油工业、医药用：蓖麻油1.2 定义定义脂质脂质(lipid)(lipid)，脂类，类脂，脂类，类脂：是一类是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂低溶于水而高溶于非极性溶
2、剂的生物有机分子。的生物有机分子。化学本质化学本质：脂肪酸脂肪酸和和醇醇所形成的所形成的酯类及其衍生物酯类及其衍生物。单纯脂：单纯脂：复合脂：复合脂：衍生脂：衍生脂：脂肪酸与醇（甘油）结合成的酯。脂肪酸与醇（甘油）结合成的酯。三酰甘油、蜡等三酰甘油、蜡等除脂肪酸和醇外，还有其他非脂分子。除脂肪酸和醇外，还有其他非脂分子。磷脂、糖脂磷脂、糖脂由以上两种衍生而来或与之关系密切。由以上两种衍生而来或与之关系密切。取代烃、固醇类、萜等取代烃、固醇类、萜等按化学组成：按化学组成：1.3 1.3 种类种类按皂化性质按皂化性质可皂化脂质：可皂化脂质：不可皂化脂质：不可皂化脂质：按极性按极性极性脂质极性脂质非
3、极性脂质非极性脂质能被碱水解而产生皂能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）（脂肪酸盐）固醇类、萜固醇类、萜1.4 1.4 脂质的生物学作用脂质的生物学作用n贮存脂质贮存脂质三酰甘油和蜡；三酰甘油和蜡；n结构脂质结构脂质磷脂、固醇和糖脂构成生物膜；磷脂、固醇和糖脂构成生物膜；n活性脂质活性脂质类固醇（激素）和萜（维生素和光合色素）。类固醇（激素）和萜（维生素和光合色素）。n主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等处的脂肪组主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等处的脂肪组织中，是织中，是储备能源的主要形式储备能源的主要形式。v可大量储存可大量储存v功能效率高功能效率高v占空间少占空间少三酰甘油三酰甘油F
4、at droplets猪的脂肪细胞猪的脂肪细胞(adipocytes)植物种子植物种子的子叶细胞的子叶细胞(拟南芥Arabidopsis)Fat droplets贮存脂贮存脂膜脂膜脂三酰甘油三酰甘油甘甘油油磷脂磷脂糖脂糖脂固醇固醇甘油磷酸脂甘油磷酸脂鞘脂鞘脂鞘鞘氨氨醇醇甘甘油油胆碱胆碱脂肪酸脂肪酸单糖或寡糖单糖或寡糖脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸X鞘鞘氨氨醇醇鞘脂鞘脂2 脂肪酸（脂肪酸（Fatty acid，FA）2.1 脂肪酸：脂肪酸：有一条长的烃链，其一端有一羧基。有一条长的烃链，其一端有一羧基。烃链多数是线性的。烃链多数是线性的。大多以大多以结合态结合态存在：存在：磷脂、糖脂磷脂、
5、糖脂区别区别：烃链长度、双键数目和位置烃链长度、双键数目和位置。烃链长度（碳原子数）：多是烃链长度（碳原子数）：多是偶数偶数，436个，最常见为个，最常见为16或或18个。个。2.2 分类分类n饱和饱和（saturated fatty acid）：）：软脂酸、硬脂酸软脂酸、硬脂酸，均较普遍。，均较普遍。n不饱和不饱和（unsaturated fatty acid）：）：油酸油酸（普遍）、（普遍）、亚油酸亚油酸、亚麻酸亚麻酸、EPA、DHA。2.3 简写法简写法 碳原子的数目碳原子的数目双键的数目双键的数目双键的位置双键的位置（顺式：顺式：c或或cis 较多较多;反式：反式：t或或trans）不
6、饱和脂肪酸中双键的位置不饱和脂肪酸中双键的位置：一个位于一个位于9，其余位于，其余位于9和烃链的末端甲基之间。和烃链的末端甲基之间。n从羧基端数起从羧基端数起18:39，12，15硬脂酸硬脂酸 18:0 软脂酸（棕榈酸）软脂酸（棕榈酸）16:0油酸油酸 18:1D D9 9c亚油酸亚油酸 18:2D D9 9c,12c-亚麻酸亚麻酸 18:3D D9 9c,12c,15c r-亚麻酸亚麻酸 18:3D D6c,9 9c,12c,P83掌握掌握硬脂酸硬脂酸 油酸油酸2.4 2.4 构象构象饱和脂肪酸饱和脂肪酸 饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的混合物饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的混合物2.5 2.5 必需脂
7、肪酸必需脂肪酸（essential fatty acidessential fatty acid）维持维持哺乳动物哺乳动物正常生长所需正常生长所需的，而的，而体内又体内又不能合成不能合成，必须由膳食提供必须由膳食提供的脂肪酸。的脂肪酸。如亚油酸（如亚油酸（18:218:2）、亚麻酸（）、亚麻酸（18:318:3）。3 3 单纯脂单纯脂3.1 3.1 三酰甘油三酰甘油：甘油和脂肪酸形成的三脂。甘油和脂肪酸形成的三脂。单酰甘油单酰甘油二酰甘油二酰甘油三酰甘油三酰甘油（TG）油脂油脂单三酰甘油单三酰甘油混合三酰甘油混合三酰甘油油脂油脂油油(oil)脂脂(fat)液态液态固态固态（1-硬脂酰硬脂酰-2
8、-亚油酰亚油酰-3棕榈酰棕榈酰-甘油）甘油）C2 手性碳3.2 蜡蜡n是是长链脂肪酸长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。完全和长链一元醇或固醇形成的酯。完全不溶于水。不溶于水。如虫蜡、蜂蜡。如虫蜡、蜂蜡。棕榈酸棕榈酸(软脂酸软脂酸16:0)三十烷醇三十烷醇蜂蜡蜂蜡Major component:lipidControls density and buoyancy（浮力）when diving deep into the ocean抹香鲸抹香鲸鲸蜡器4.1 磷脂（磷脂（phospholipid）n分类分类：甘油磷脂和鞘磷脂甘油磷脂和鞘磷脂n功能功能：参与细胞膜的组成参与细胞膜的组成4 复合脂复
9、合脂甘油磷脂甘油磷脂（glycerophospholipid）nC1：饱和脂肪酸；：饱和脂肪酸；C2：不饱和脂肪酸；：不饱和脂肪酸；nC3为磷酸基团为磷酸基团n磷酸基团被磷酸基团被胆碱、乙醇胺、丝氨酸胆碱、乙醇胺、丝氨酸等进一步酯化等进一步酯化极性亲水头部极性亲水头部疏水尾巴疏水尾巴磷脂酰甘油磷脂酰甘油磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇-4,5双磷酸双磷酸肌醇肌醇-4,5双磷酸双磷酸磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）乙醇胺乙醇胺胆碱胆碱丝氨酸丝氨酸甘油甘油磷脂酰甘油磷脂酰甘油表表P104-105 掌握掌握磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂磷脂双磷脂酰甘油（双磷脂酰
10、甘油（心磷脂心磷脂）n磷脂酰胆碱（卵磷脂，磷脂酰胆碱（卵磷脂，Lecithin)其中其中R1和和R2分别为分别为硬脂酸和油酸硬脂酸和油酸。作用作用：生物膜主要成分之一。控制肝脂代谢，防止脂肪肝形成。：生物膜主要成分之一。控制肝脂代谢，防止脂肪肝形成。存在：在大豆和蛋黄中含量特别丰富。存在：在大豆和蛋黄中含量特别丰富。n磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂Cephalin）结构式：结构式：以以乙醇胺乙醇胺代替胆碱。代替胆碱。作用：作用：与与血液凝结血液凝结有关。有关。鞘磷脂（鞘磷脂（Sphingomyelin）鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱(或磷酰乙醇胺或磷酰乙醇胺)。鞘氨
11、醇鞘氨醇长的不饱和的氨基醇。长的不饱和的氨基醇。鞘氨醇的鞘氨醇的氨基氨基以酰胺键连接到一以酰胺键连接到一脂肪酸脂肪酸上，其上，其羟基羟基以酯键与以酯键与磷酰胆碱磷酰胆碱相连。相连。神经酰胺磷酰胆碱胆碱鞘磷脂神经节苷脂 GM2N-乙酰神经氨酸（唾液酸）N-乙酰半乳糖胺乳糖苷神经酰胺（红细胞糖苷脂）神经糖脂（葡糖糖脑苷脂）磷脂酰胆碱和鞘磷脂glycerolsphingosinePalmitic acid4.2 糖脂糖脂n糖通过其半缩醛羟基以糖通过其半缩醛羟基以糖苷键糖苷键与脂质连接的化合物。与脂质连接的化合物。n分类：分类：鞘糖脂鞘糖脂、甘油糖脂以及由类固醇衍生的糖脂。、甘油糖脂以及由类固醇衍生的
12、糖脂。鞘糖脂鞘糖脂n是以是以神经酰胺为母体神经酰胺为母体的化合物。的化合物。n是神经酰胺的是神经酰胺的1-1-位羟基被糖基化位羟基被糖基化形成的形成的n组成：组成：醇（鞘氨醇）、脂肪酸、糖醇（鞘氨醇）、脂肪酸、糖脑苷脂由一个脑苷脂由一个单糖单糖与与神经酰胺神经酰胺构成。构成。脑苷脂脑苷脂血型抗原、组织和器官的特异性、细胞血型抗原、组织和器官的特异性、细胞-细胞识别细胞识别 神经节苷脂神经节苷脂是含唾液酸的鞘糖脂。是含唾液酸的鞘糖脂。在神经末梢中含量丰富在神经末梢中含量丰富,可能在神经冲动传递中起重要作用。可能在神经冲动传递中起重要作用。5 衍生脂衍生脂n它们都它们都不含脂肪酸不含脂肪酸，属于不
13、可皂化脂。，属于不可皂化脂。5.1 萜萜n两个或多个两个或多个异戊二烯异戊二烯单位连接而成的。单位连接而成的。n根据异戊二烯的数目分类：根据异戊二烯的数目分类：单萜（单萜（2）、倍半萜（）、倍半萜（3）、双萜（）、双萜（4）此外天然橡胶为多聚萜类、此外天然橡胶为多聚萜类、维生素维生素A、E、K等均属萜类等均属萜类。异戊二烯异戊二烯 胡萝卜素胡萝卜素5.2 类固醇类固醇(甾类，甾类，Steroid)n以以环戊烷多氢菲环戊烷多氢菲为基本结构，为基本结构，是是4个环组成的一元醇。个环组成的一元醇。胆固醇胆固醇C 3-羟基；羟基；C 10，13甲基；甲基；C17-810个碳原子的烃个碳原子的烃链。链。
14、皮肤中：皮肤中：7-脱氢胆固醇在紫外线作用下形成维脱氢胆固醇在紫外线作用下形成维生素生素D3。服用维生素D后14个月服用维生素D前植物固醇植物固醇-谷固醇（大豆、小麦）、豆固醇、菜油固醇谷固醇（大豆、小麦）、豆固醇、菜油固醇 不能为动物吸收利用。不能为动物吸收利用。酵母固醇酵母固醇 存在于酵母、麦角菌中，以麦角固醇含量最多。存在于酵母、麦角菌中，以麦角固醇含量最多。麦角固醇经日光和紫外线照射可以被转化为维生素麦角固醇经日光和紫外线照射可以被转化为维生素D2。固醇衍生物固醇衍生物n 胆汁酸胆汁酸 存在：存在：肝中合成，可从胆汁中分离。肝中合成，可从胆汁中分离。作用：作用：促消化促消化 胆苦的原因
15、：胆苦的原因：在肝脏中胆汁酸的羧基通过酰胺键与牛磺酸或甘在肝脏中胆汁酸的羧基通过酰胺键与牛磺酸或甘氨酸连接，分别生成胆汁酸的牛磺结合物或甘氨结合物。氨酸连接，分别生成胆汁酸的牛磺结合物或甘氨结合物。n强心苷、蟾毒、性激素、维生素强心苷、蟾毒、性激素、维生素D等。等。6 生物膜的组成生物膜的组成n蛋白质（酶）、脂质、多糖类、水、金属。蛋白质（酶）、脂质、多糖类、水、金属。6.1 6.1 膜脂类膜脂类(1)膜脂的种类膜脂的种类：磷脂磷脂、胆固醇、糖脂、胆固醇、糖脂 磷脂磷脂n构成生物膜的构成生物膜的主要成分主要成分n分分子子中中脂脂肪肪酸酸碳碳链链的的长长短短及及其其不不饱饱和和程度程度与生物膜的
16、流动性有密切关系。与生物膜的流动性有密切关系。n在在生生理理条条件件下下，磷磷脂脂大大多多呈呈液液晶晶态态，当当温温度度降降至至其其相相变变温温度度时时，即即从从流流动动的的液液晶晶态态转变为类似晶态的转变为类似晶态的凝胶状态凝胶状态。凝胶状态也可以凝胶状态也可以“溶解溶解”为液晶态。为液晶态。相变温度相变温度类结晶的，凝胶类结晶的，凝胶液态液态 胆固醇胆固醇作用：作用：对生物膜中膜对生物膜中膜脂类的脂类的物理状态物理状态有一有一定的定的调节调节作用。作用。糖脂糖脂分布的不对称性：分布的不对称性：仅分布在细胞外膜，暴露在膜的仅分布在细胞外膜，暴露在膜的表面。表面。(2)膜脂膜脂类类的双的双亲亲
17、性性 n双双亲亲分子分子 亲亲水的水的头头部部和和疏水的尾部。疏水的尾部。氢氢(3)膜脂类的多形性膜脂类的多形性 微团微团十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠(SDS,sodium dodecyl sulfate)waterwater脂双层脂双层 脂质体脂质体waterThe first cells are nothing more than liposomes formed in the primordial（原始（原始的）的）evolutionary“soup”water(4)膜脂的运动膜脂的运动侧向移动侧向移动翻转翻转异构化异构化摆动摆动旋转旋转(5)生物膜流动性与疾病生物膜流动性与疾病n膜脂的
18、流动性对生物膜的内在蛋白部分嵌入脂双层的膜脂的流动性对生物膜的内在蛋白部分嵌入脂双层的深度有一定影响。深度有一定影响。膜脂流动性的变化会影响膜蛋白的构象与功能。膜脂流动性的变化会影响膜蛋白的构象与功能。n膜脂合适的流动性是膜正常功能表现的必要条件，在膜脂合适的流动性是膜正常功能表现的必要条件，在生物体内，可以通过细胞代谢、生物体内，可以通过细胞代谢、pH、金属离子、金属离子（Mg2+、Ca2+等）等因素对生物膜进行调控等）等因素对生物膜进行调控,使其具使其具有合适的流动性，从而表现其正常功能。有合适的流动性，从而表现其正常功能。n如果超出调节范围，生物膜就会产生病变。如果超出调节范围，生物膜就
19、会产生病变。已经发现很多疾病患者的病变细胞膜或红细胞膜的流动已经发现很多疾病患者的病变细胞膜或红细胞膜的流动性有异常变化，性有异常变化，n急性淋巴细胞白血病患者淋巴细胞膜的流动性急性淋巴细胞白血病患者淋巴细胞膜的流动性显著高于正常人。显著高于正常人。n杜兴氏（杜兴氏（Duchenne）型进行性肌肉营养不良症）型进行性肌肉营养不良症患者的红细胞、骨骼肌以及肝细胞膜的流动性患者的红细胞、骨骼肌以及肝细胞膜的流动性都比正常要低。都比正常要低。n-脂蛋白缺乏症和遗传性球形红细胞症患者的脂蛋白缺乏症和遗传性球形红细胞症患者的红细胞膜的流动性也明显低于正常。红细胞膜的流动性也明显低于正常。n我国学者也报道
20、大骨节病患者的红细胞膜和克我国学者也报道大骨节病患者的红细胞膜和克山病患者心肌线粒体膜的流动性都低于正常。山病患者心肌线粒体膜的流动性都低于正常。n植物的抗冷性与生物膜的流动性也存在着一定植物的抗冷性与生物膜的流动性也存在着一定的相关性。的相关性。6.2 膜蛋白膜蛋白(1)(1)根据在膜上的定位根据在膜上的定位分类分类外周蛋白外周蛋白质质、内在蛋白内在蛋白质质和锚脂蛋白质和锚脂蛋白质n外周蛋白外周蛋白质质 （peripheral peripheral membrane proteinmembrane protein）一般约占膜蛋白的一般约占膜蛋白的20-30%20-30%。能溶于水，比较能溶于
21、水，比较易于分离易于分离，通过改变离子强度或，通过改变离子强度或加入金属螯合剂即可提取。加入金属螯合剂即可提取。分布于膜脂双层分布于膜脂双层表面表面。它们通过它们通过静电引力或范德华引力静电引力或范德华引力与膜结合。与膜结合。前者如线粒体内膜的细胞色素前者如线粒体内膜的细胞色素C C，后者如红细胞，后者如红细胞血影收缩蛋白。血影收缩蛋白。n内在蛋白内在蛋白质质（integral membrane proteinintegral membrane protein）一般占膜蛋白的一般占膜蛋白的70-80%70-80%左右。左右。不溶于水，不溶于水，不易分离不易分离，只有用较剧烈的条件（如，只有用较
22、剧烈的条件（如去垢剂、有机溶剂、超声波等）才能把它们溶解去垢剂、有机溶剂、超声波等）才能把它们溶解下来。下来。分离后，一旦除掉去垢剂或有机溶剂又聚合成为不分离后，一旦除掉去垢剂或有机溶剂又聚合成为不溶性的物质。溶性的物质。内在蛋白质有的全部内在蛋白质有的全部埋于埋于脂双层的疏水区，有的脂双层的疏水区，有的部分部分嵌在嵌在脂双层中，有的脂双层中，有的横跨横跨全膜。全膜。主要靠主要靠疏水效应疏水效应与膜脂相结合。与膜脂相结合。往往以往往以-螺旋或螺旋或-折叠形式存在，其中尤其以折叠形式存在，其中尤其以前者更为普遍。前者更为普遍。n血型糖蛋白的结构血型糖蛋白的结构 跨膜蛋白，含跨膜蛋白，含131个氨
23、基酸残基，个氨基酸残基，N-端和端和C-端含有较长的亲水片端含有较长的亲水片段，段，N-端还含有约端还含有约100个糖残基。个糖残基。跨脂双层的疏水片段约含跨脂双层的疏水片段约含20个氨基酸残基，呈个氨基酸残基，呈-螺旋结构。螺旋结构。n锚脂锚脂蛋白蛋白质质通过通过共价键共价键被被“栓栓”在一个脂在一个脂分子上。分子上。即蛋白质中的一个氨基酸残基即蛋白质中的一个氨基酸残基与膜中的脂肪酸残基（豆蔻与膜中的脂肪酸残基（豆蔻酸或软脂酸）形成脂酰键或酸或软脂酸）形成脂酰键或酯键规定在膜上。酯键规定在膜上。常见于病毒和真核细胞中。常见于病毒和真核细胞中。(2)膜蛋白的运动膜蛋白的运动 侧向移动侧向移动旋
24、转旋转1970年年Fry 和和Edidin37 保温保温40 min分布分布：不不对对称称作用：细胞用来捕捉和辨认细胞外的化学信号作用：细胞用来捕捉和辨认细胞外的化学信号（化学天线）（化学天线）6.3 膜糖类膜糖类 6.4 6.4 生物膜分子结构的模型生物膜分子结构的模型 “流流动动镶镶嵌嵌”模模型型（Fluid mosaic model）P P600600功功能能膜膜是是分分散散在在流流态态磷磷脂脂基基质质中中的的球球状状整整合合蛋蛋白白组组成成的的双双向向溶溶液液。蛋蛋白白质质可可定定位位在在生生物物膜膜上上或或插插入入脂脂类类双双层层。有有的的蛋蛋白白质质甚甚至至跨跨越越脂脂类类双双层层
25、，其其极极性性基基团团在在膜膜两两侧侧与与周周围围的的水水接接触触，而而其其疏疏水水部部分分则与膜内部的脂类相互作用。则与膜内部的脂类相互作用。19721972年年SingerSinger和和NicolsonNicolson提出的。提出的。Fluid mosaic model名词解释n脂质脂质(lipid)n脂肪酸脂肪酸（fatty acid）饱和脂肪酸饱和脂肪酸（saturated fatty acid）不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid）n必需脂肪酸必需脂肪酸（essential fatty acid）n膜内在蛋白膜内在蛋白（integral membrane protein）外周蛋白外周蛋白（peripheral membrane protein）n流动镶嵌模型流动镶嵌模型（fluid mosaic model）作业题nP121:9