第二章脂質(zhì)和生物膜第1頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一部分脂質(zhì)脂的概念：是一類(lèi)不溶于水而高溶于乙醚、氯仿、苯等非極性有機(jī)溶劑的化合物，其化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸和醇形成的酯類(lèi)及其衍生物。脂的分類(lèi)：

單純脂：脂肪酸與醇類(lèi)形成的酯，甘油酯、蠟復(fù)合脂：甘油磷脂、鞘磷脂、糖脂。前體及衍生脂：高級(jí)脂肪酸、甘油、固醇、萜類(lèi)、維生素ADEK、前列腺素、脂蛋白等。

第2頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脂類(lèi)的功能貯存脂質(zhì)：三酰甘油，蠟結(jié)構(gòu)脂質(zhì)：磷脂雙酯層，膽固醇活性脂質(zhì)：類(lèi)固醇，萜，前列腺素第3頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SpermWhales:FatheadsoftheDeep第4頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容2.1.1、脂肪酸2.1.2、三酰甘油2.1.3、磷脂2.1.4、糖質(zhì)2.1.5、類(lèi)固醇第5頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1、脂肪酸脂肪酸是由一條長(zhǎng)的烴鏈（尾）和一個(gè)末端羧基（頭）組成的羧酸。烴鏈不含雙鍵（和三鍵）的為飽和脂肪酸，含一個(gè)或多個(gè)雙鍵的為不飽和脂肪酸。第6頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸的命名與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)棕櫚酸，正十六烷酸，16:0油酸，cis-9-十八碳烯酸，18:1Δ9c亞油酸，cis-

9,12-十八碳二烯酸，18:2Δ9c,12c1、天然脂肪酸骨架的碳原子數(shù)目幾乎都是偶數(shù)2、天然脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型第7頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人體及哺乳動(dòng)物不能向脂肪酸引入超過(guò)Δ9的雙鍵，因而不能合成亞油酸和亞麻酸。因?yàn)檫@兩種脂肪酸對(duì)人體功能是必不可少的，但必須由膳食提供，因此被稱(chēng)為必需脂肪酸。第8頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月飽和脂肪酸必需脂肪酸第9頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2、三酰甘油三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三脂，因?yàn)椴粠щ姾桑谑怯址Q(chēng)中性脂。第11頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三酰甘油的物理性質(zhì)顏色與氣味：無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅溶解度：不溶于水，而溶于乙醇、乙醚、氯仿、表面活性劑等熔點(diǎn)：天然油脂沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，只有一個(gè)大概范圍。熔點(diǎn)由脂肪酸的飽和性決定構(gòu)型：都是L-型（規(guī)定）。第12頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)性質(zhì)

1、水解與皂化三脂酰甘油能在酸、堿或脂酶的作用下水解為脂肪酸和甘油。如果在堿溶液中水解，產(chǎn)物之一是脂肪酸的鹽類(lèi)，俗稱(chēng)皂；油脂的堿水解作用稱(chēng)為皂化作用。皂化1g油脂所需的KOHmg數(shù)稱(chēng)為皂化值。皂化值是三酰甘油中脂肪酸平均鏈長(zhǎng)即三酰甘油（TG）平均相對(duì)分子量的量度TG平均Mr=3×56×1000皂化值第13頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、酸敗與自動(dòng)氧化

油脂長(zhǎng)期暴露在空氣中會(huì)產(chǎn)生酸臭味，這種現(xiàn)象稱(chēng)為酸敗。原因是油脂受空氣和光照作用，部分發(fā)生分解，不飽和脂肪酸被氧化成為醛或酮以及羧酸，產(chǎn)生酸臭味。（自動(dòng)氧化）酸值：KOH（mg）/油脂（g）第14頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、加成反應(yīng)與碘值

油脂中的不飽和雙鍵可以與H2、I2、HCl、Cl2等發(fā)生加成反應(yīng)。鹵化反應(yīng)中吸收鹵素的量反應(yīng)不飽和鍵的多少。通常用碘值表示不飽和度。碘值：100g油脂鹵化是吸收碘的克數(shù)。第15頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3、磷脂磷脂是重要的兩親物質(zhì)，它們是生物膜的重要組分、乳化劑和表面活性劑磷脂有兩類(lèi)：甘油磷脂和鞘磷脂。第16頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A、甘油磷脂甘油磷脂也稱(chēng)磷酸甘油脂。最簡(jiǎn)單的磷酸甘油脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來(lái)磷脂酸的磷酸基進(jìn)一步被一個(gè)極性醇（X-OH）酯化，形成各種常見(jiàn)甘油磷脂X第17頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月甘油磷脂屬于兩親脂質(zhì)，是生物膜的主要成分。在生理?xiàng)l件下，許多甘油磷脂的極性頭基帶有凈電荷。甘油磷脂的脂鍵和磷酸二酯鍵能被磷脂酶專(zhuān)一性水解。特性：第18頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磷脂酶A1和A2分別特異地催化甘油磷脂中C-1和C-2位置酯鍵的水解。由磷脂酶A作用產(chǎn)生的高濃度的溶血磷脂（lysophosphoglycerides）可能會(huì)破壞細(xì)胞膜，其它兩種磷脂酶C和D，磷脂酶C催化甘油和磷酸之間的鍵的水解，釋放出二脂酰甘油，磷脂酶D催化甘油磷脂水解生成磷脂酸第19頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第21頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月甘油磷脂舉例：磷脂酰膽堿（卵磷脂）第22頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B、鞘磷脂鞘脂的結(jié)構(gòu)骨架是鞘氨醇，它是一個(gè)無(wú)分支的C18醇，在C4和C5之間有一反式雙鍵。神經(jīng)酰胺由一個(gè)通過(guò)酰胺鍵與鞘氨醇的C2氨基連接的脂肪酸構(gòu)成。是所有鞘脂代謝的前體。第23頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第24頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月膽堿鞘磷脂是由連接在神經(jīng)酰胺C1羥基上的磷酰膽堿組成的?？梢钥闯?，鞘磷脂是兩性分子，與磷脂酰膽堿很相似，因?yàn)槎叨己心憠A、磷酸和兩個(gè)長(zhǎng)的疏水尾巴。鞘磷脂存在于大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜內(nèi)，是包圍著某些神經(jīng)細(xì)胞的髓鞘的主要成分。第25頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第26頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4、糖質(zhì)糖脂是指糖通過(guò)半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。腦苷脂是含有一個(gè)單糖殘基的糖鞘脂，該單糖通過(guò)β-糖苷鍵與神經(jīng)酰胺相連。第29頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.5、類(lèi)固醇類(lèi)固醇是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物，是真核生物中常見(jiàn)的第三類(lèi)膜脂。膽固醇是動(dòng)物體內(nèi)含量最多的一種類(lèi)固醇。第30頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月膽固醇第31頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月70千克人體含140克左右，1/4在腦及神經(jīng)組織中，肝、腎含量也較多。血清中含量升高，會(huì)增加患心血管疾病的可能性。膽固醇是生物膜的重要成分，羥基極性端分布于膜的親水界面，母核及側(cè)鏈深入膜雙層，控制膜的流動(dòng)性，阻止磷脂在相變溫度以下時(shí)轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀態(tài)，保證膜在低溫時(shí)的流動(dòng)性及正常功能。

膽固醇是合成膽汁酸、類(lèi)固醇激素、維生素D等生理活性物質(zhì)的前體。

第32頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一些重要的類(lèi)固醇激素第33頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第35頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二部分生物膜第36頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物膜的功能1、將內(nèi)含物與外環(huán)境分開(kāi)2、物質(zhì)的運(yùn)輸3、能量的轉(zhuǎn)換4、細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)5、繁殖6、信號(hào)傳遞7、與臨近分子或細(xì)胞的相互作用第37頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1、生物膜的組成2.2.2、生物膜的分子結(jié)構(gòu)2.2.3、生物膜的物質(zhì)運(yùn)輸——跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)第38頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1、生物膜的組成主要由脂質(zhì)（主要是磷脂、糖脂和膽固醇）、蛋白質(zhì)（包括酶）和糖類(lèi)組成，生物膜的組成，因膜的種類(lèi)不同而有很大的差別。第39頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A、脂質(zhì)一個(gè)典型的生物膜含有磷脂、糖脂和膽固醇。由于磷脂和糖脂含有兩條烴鏈尾巴，可以精巧的組裝成脂雙層。脂雙層內(nèi)的脂分子的疏水尾巴指向雙層內(nèi)部，親水頭部與每一面的水相接觸。脂雙層傾向于閉合形成球形結(jié)構(gòu)。第40頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第41頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脂雙層的應(yīng)用——脂質(zhì)體（liposome）磷脂分子在水溶液中自發(fā)形成脂雙層，并自我封合成雙層微囊，稱(chēng)為脂質(zhì)體（liposome）。作為一種人造的微囊，用來(lái)向細(xì)胞或人體器官傳送疫苗、麻醉藥、酶或其它物質(zhì)。第42頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B、膜蛋白生物膜中存在兩種類(lèi)型的膜蛋白：內(nèi)在膜蛋白、外周膜蛋白內(nèi)在膜蛋白也稱(chēng)內(nèi)嵌膜蛋白，含有嵌入脂雙層疏水部位的疏水區(qū)。有些內(nèi)在膜蛋白橫跨脂雙層。外周膜蛋白通常通過(guò)離子鍵或氫鍵與膜脂的極性頭部或內(nèi)在膜蛋白結(jié)合。第43頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月穿膜蛋白含有跨越脂雙層的疏水區(qū)一般具有跨膜多肽區(qū)的內(nèi)在膜蛋白稱(chēng)為穿膜蛋白。這是參與跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和信號(hào)傳遞的蛋白質(zhì)必須具備的特征。單次跨膜蛋白：具有唯一一個(gè)跨膜的肽段。多次跨膜蛋白：具有幾個(gè)跨膜肽段。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白大多是多次跨膜蛋白。第44頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第45頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C、糖類(lèi)生物膜中的糖類(lèi)大多與膜蛋白結(jié)合。血型糖蛋白A，是生物化學(xué)中第一個(gè)被研究的穿膜糖蛋白。它的穿膜結(jié)構(gòu)域是一個(gè)非常像含有19個(gè)疏水氨基酸殘基的α-螺旋。細(xì)胞外部殘基上還連有許多親水性寡糖，這些寡糖的種類(lèi)和位置決定了人的血型。第46頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2、生物膜的分子結(jié)構(gòu)脂雙層內(nèi)在膜蛋白外周膜蛋白Back第47頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流動(dòng)鑲嵌模型的描述膜蛋白看上去象是圓形的“冰山”漂浮在高度流動(dòng)的脂雙層“海”中。內(nèi)在膜蛋白插入或跨越脂雙層，與疏水內(nèi)部接觸。外周膜蛋白與膜表面松散連接。生物膜是一個(gè)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，即膜中的蛋白質(zhì)和脂可以快速的在雙層的每一層內(nèi)，側(cè)向擴(kuò)散。第48頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物膜的兩個(gè)主要特征1、膜組份的不對(duì)稱(chēng)分布性2、生物膜的流動(dòng)性第49頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月膜組分的不對(duì)稱(chēng)分布性脂在生物膜的內(nèi)層和外層分布呈不對(duì)稱(chēng)性。以人紅細(xì)胞質(zhì)膜為例，鞘磷脂和磷脂酰膽堿占了外膜總脂含量的80%以上；而在內(nèi)膜上，占優(yōu)勢(shì)的是磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸。第50頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月膜蛋白在膜兩側(cè)的分布也是不對(duì)稱(chēng)的。有的蛋白質(zhì)鑲嵌在脂雙層表面，有的則部分或全部嵌入其內(nèi)部，有的則橫跨整個(gè)膜。第51頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物膜的流動(dòng)性組成生物膜的脂和蛋白處于快速的運(yùn)動(dòng)之中。一個(gè)典型蛋白質(zhì)分子在生物膜上的側(cè)向擴(kuò)散速率約為μm/min；而磷脂的側(cè)向擴(kuò)散速率約為μm/s。與側(cè)向擴(kuò)散相反，脂質(zhì)（或蛋白質(zhì)）從膜的一面翻轉(zhuǎn)到另一面的速率非常緩慢。第52頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)細(xì)胞膜融合實(shí)驗(yàn)證明生物膜運(yùn)動(dòng)性的示意圖帶有特異性蛋白和不同熒光標(biāo)記的不同細(xì)胞融合初期37°C保溫40min后第53頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞或細(xì)胞器需要經(jīng)常與外界進(jìn)行物質(zhì)交換以維持其正常的功能。細(xì)胞或細(xì)胞器通過(guò)生物膜，從膜外選擇性地吸收所需要的養(yǎng)料，同時(shí)將細(xì)胞生成的產(chǎn)物輸出，并排出廢物的過(guò)程叫做跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。在各種物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，細(xì)胞膜起著重要的調(diào)控作用。第54頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月被動(dòng)運(yùn)輸被動(dòng)擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散（facilitateddiffusion）主動(dòng)運(yùn)輸從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸有兩種形式：第55頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第56頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A、簡(jiǎn)單擴(kuò)散是一個(gè)熱力學(xué)自發(fā)過(guò)程，不需要轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)或分子的協(xié)助疏水的、小的、不帶電荷的分子可以自由的擴(kuò)散通過(guò)脂雙層。極性和帶電荷的物質(zhì)不易通過(guò)脂雙層。第57頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B、協(xié)助擴(kuò)散也是一個(gè)熱力學(xué)自發(fā)過(guò)程，但需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助許多物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)散過(guò)程穿過(guò)生物膜的速率遠(yuǎn)不能滿足維持生命活動(dòng)的需要，實(shí)際上，小分子的跨膜運(yùn)輸大都是通過(guò)專(zhuān)一性運(yùn)輸?shù)鞍椎淖饔脤?shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有兩個(gè)基本特點(diǎn)：1）它們只在熱力學(xué)允許的方向上幫助小分子的運(yùn)輸；2）它們對(duì)要轉(zhuǎn)運(yùn)的分子具有很強(qiáng)的親和性和專(zhuān)一性。第58頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第59頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C、主動(dòng)運(yùn)輸需要供給能量主動(dòng)運(yùn)輸可以逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，但需要能量。主動(dòng)運(yùn)輸可以利用不同形式的能源，常用的是ATP。離子轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶是一大類(lèi)ATP驅(qū)動(dòng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，幾乎存在于所有細(xì)胞器官中，它們的作用是制造和維持跨質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)器官的離子濃度梯度。第60頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)1、專(zhuān)一性2、運(yùn)輸速度可達(dá)到“飽和”狀態(tài)3、方向性4、選擇性抑制5、需要提供能量第61頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小分子的運(yùn)輸生物大分子的運(yùn)輸根據(jù)運(yùn)輸物質(zhì)的分子大小，物質(zhì)運(yùn)輸可以分為：第62頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小分子的跨膜運(yùn)輸小分子和離子跨膜運(yùn)輸除少數(shù)經(jīng)簡(jiǎn)單擴(kuò)散、離子載體運(yùn)輸外，多數(shù)借助于2種類(lèi)型的內(nèi)在膜蛋白：

通道蛋白或孔蛋白——協(xié)助擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——協(xié)助擴(kuò)散，主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?3頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通道蛋白和孔蛋白使溶質(zhì)擴(kuò)散過(guò)膜通道蛋白和孔蛋白是帶有中央親水通道的跨膜蛋白。大小、電荷和幾何形狀都合適的溶質(zhì)可以順著濃度梯度經(jīng)通道快速的擴(kuò)散。在動(dòng)物細(xì)胞中含有許多通道蛋白，它們對(duì)某些離子高度特異。某些通道連續(xù)開(kāi)放，而另外一些象個(gè)門(mén)，響應(yīng)某些刺激或開(kāi)或關(guān)。第64頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第65頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)構(gòu)象變化

實(shí)現(xiàn)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸許多轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用象個(gè)“門(mén)”，它們可以呈現(xiàn)出面向外或面向內(nèi)的構(gòu)象。當(dāng)處于面向外構(gòu)象的蛋白質(zhì)結(jié)合一個(gè)特異的分子或離子后，經(jīng)過(guò)構(gòu)象轉(zhuǎn)換變成面向內(nèi)的構(gòu)象，被轉(zhuǎn)運(yùn)的分子就在膜的內(nèi)表面釋放，然后轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白又重新轉(zhuǎn)換為面向外構(gòu)象。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白構(gòu)象的改變往往是被結(jié)合的轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)激發(fā)的（葡萄糖）。在主動(dòng)運(yùn)輸中，構(gòu)象的改變是被ATP的水解或其它能源驅(qū)動(dòng)的（Na+,K+）。第66頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖首先與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（GLUT1）的面向外構(gòu)象結(jié)合，然后當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白構(gòu)象改變時(shí)，葡萄糖跨過(guò)脂雙層。在面向細(xì)胞質(zhì)一側(cè)，葡萄糖脫離轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，而轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白又變回起始構(gòu)象。第67頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Na+,K+的跨膜運(yùn)輸?shù)?8頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Na+,K+的跨膜運(yùn)輸1、Na+,K+-ATP酶在膜內(nèi)有鈉的高親和性位點(diǎn)2、與鈉結(jié)合后可以將ATP的末端的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到酶上3、酶的構(gòu)象發(fā)生變化，Na+被運(yùn)輸?shù)侥?/p>