脂质与生物膜课件.ppt
第四章 脂类与生物膜,分类（1）简单脂质：脂肪酸与醇类形成的酯。脂肪、蜡（2）复合脂质：磷脂：甘油磷脂、鞘磷脂 糖脂：甘油糖脂、鞘糖脂 硫脂：（3）衍生脂质：脂肪酸及其衍生物 甘油、鞘氨醇、高级醇等，固醇类。萜类 脂溶性维生素,2.体表脂类保护作用；,提问：脂类有哪些功能？1.能量物质三酰甘油脂又称油脂，每克的发热值比同质量的糖、蛋白质高2.3倍，并且不溶于水，在细胞内易于聚集，储存，故而被普遍作为细胞的能量储备物质。,3.脂类是细胞膜的主要成份；4.简单脂是构成某些维生素与激素的成份；包括维生素A、D、E、K、性激素、前列腺素等等。,细胞膜,对大多数脂类而言，其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。参与脂类组成的脂肪酸多是4碳以上的长链一元羧酸，醇成分包括甘油（丙三醇）、鞘氨醇、高级一元醇和固醇。脂类的元素组成主要是C、H、O，有些尚含N、P、及S。,第一节 脂酰甘油类,脂酰甘油，又称脂酰甘油酯，即脂肪酸和甘油所形成的酯。分为单脂酰、二脂酰、三脂酰甘油。三脂酰甘油又称甘油三酯，是甘油和脂肪酸形成的三酯。,甘油 甘油味甜，和水以任意比例互溶，但不溶于乙醚、氯仿及苯。,三酰甘油,1分子甘油和3分子脂肪酸结合成的酯，又称脂肪。二酰甘油；单酰甘油；,一、脂肪酸（fatty acid，FA）（一）脂肪酸的种类脂肪酸是由一条长的烃链（“尾”）和一个末端羧基（“头”）组成的羧酸.烃链多数是线形的，分支或含环的为数很少。烃链不含双键（和三键）的为饱和脂肪酸（saturated FA），含一个或多个双键的为不饱和脂肪酸（unsaturated FA）。不同脂肪酸之间的主要区别在于烃链的长度（碳原子数目）、双键数目和位置。,*脂肪酸的写法：软脂酸 16：0 表示软脂酸含有16个碳原子，无双键；油酸 18：1或18：19c，表示油酸含有18个碳原子，在第910位之间又一个不饱和键的脂肪酸；花生四烯酸 20：4（5、8、11、14）或20：45，8，11，14,（二）天然脂肪酸的结构特点 1.脂肪酸链长1224个碳原子占多数；饱和脂肪酸最普遍为：软脂酸和硬脂酸（16和18个碳原子）；不饱和脂肪酸为油酸和亚油酸。2.天然脂肪酸骨架的碳原子数目几乎都是偶数。3.高等植物和低等动物中，不饱和脂肪酸含量大于饱和脂肪酸；植物脂肪酸除含烯键外，可含炔键、羟基、酮基、环氧基等。,*必需脂肪酸（essential FA）是指维持哺乳动物正常生长所需的，而体内又不能合成的脂肪酸，必须由膳食提供的脂肪酸；以亚油酸居多。,第二节 生物膜的组成和结构,一、概念 质膜+内膜系统。膜结构使细胞的生命活动与代谢过程有序进行许多生理/病理过程，涉及到膜结构/功能的变化,外周膜内膜系统,二、化 学 组 成,膜 脂膜 蛋 白糖 类无 机 盐金 属 离 子水,1.膜 脂,磷 脂（主要）:甘油磷脂和鞘磷脂糖 脂 甾 醇,R1 C CH2,CH,P,_,X,X=H 磷脂酸 X=CH2 CH2 N+(CH3)3 X=CH2 CH2 NH2 X=CH2 CHCOOH NH2,磷脂酰胆碱（卵磷脂）,磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）,甘油磷脂,甘油磷脂是两性分子，分子中既有亲水部分又有疏水部分。磷酸化的头部呈亲水性，两条较长的碳氢脂酰链为尾部，呈疏水性。,磷脂酰丝氨酸,甘油为骨架,磷脂酰甘油（磷脂）,X,非极性，不易溶于水称非极性尾,极性，易溶于水称极性头,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、脂酸、磷酸和胆碱组成分子中有亲水的磷酸化的头部（胆碱或乙醇胺）和疏水的两个碳氢链，其中一条来自鞘氨醇，另一条来自脂肪酸。脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。,胆碱鞘磷脂,由磷脂形成的双层脂膜的示意图,糖脂,是糖通过半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接而成的化合物。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,半乳糖脑苷脂（鞘糖脂）,固醇是环戊烷多氢菲的衍生物,（3）甾 醇 也称固醇,主要功能：,1）膜的组分；2）作为激素起代谢调节作用；3）作为乳化剂胆汁盐的前体、帮助脂类的消化吸收；4）维生素的组分；5）有抗炎作用；,胆固醇,睾酮雄性激素,雌激素,（一）胆固醇,（二）类固醇类激素：,1、肾上腺皮质激素：2、性激素：,2、膜蛋白,1）膜内在蛋白：与脂双层的疏水核心紧密相连；跨膜或不跨膜；在膜内不对称分布。内在蛋白只能作旋转和侧向运动。2）膜周边蛋白：分布在膜内或外表面。在膜内表面，形成网状 的细胞骨架。,外周蛋白和膜内（嵌入）蛋白,外周蛋白,嵌入（膜内）蛋白,去污剂,糖蛋白,pH改变、螯合剂、尿素、碳酸盐可除去外周蛋白,3、膜糖类,覆盖在膜外表面，有些可连在脂质上如鞘糖脂，也可连在膜蛋白的多肽链上。功能:起保护作用；细胞间的识别；维持膜的不对称。硫酸脑苷脂,糖类在膜上的分布,非对称的，全部分布在膜的非细胞质一侧。,质膜上的糖,细胞内膜的糖,三、生物膜的分子结构模型,流体镶嵌模型 1972年美国Singer和Nicolson提出与过去模型的主要差别 突出了膜的流动性 显示了膜蛋白分布的不对称性,膜分子结构的不对称性,1、膜脂的分布不对称：脂种类、含量不同，如人红细胞质膜：膜的外层卵磷脂、鞘磷脂较多膜的内层脑磷脂、磷脂酰丝氨酸较多,2、膜蛋白的分布不对称 如线粒体内膜中的NADH电子传递链各组分：Cyt氧化酶、琥珀酸脱氢酶在线粒体内膜内侧Cytc在线粒体内膜外侧3、糖蛋白和糖脂中的多糖只分布在 膜的非细胞质一侧,线粒体,内,外,（二）膜分子结构的流动性,膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。,温度引起侧链热运动,脂双层平面的扩散,跨膜扩散：“翻跟头”,膜脂的运动,膜脂的流动性的大小与磷脂分子中脂肪酸链的长短及不饱和程度密切相关.链越短,不饱和程度越高,流动性越大.哺乳动物中胆固醇对膜脂流动性也有一定的调控作用,在生理条件下增加胆固醇的含量会降低膜的流动性，因为胆固醇的闭合环状结构干扰了脂肪酸的侧向运动。膜脂的流动性是不均匀的,在一定温度下,有的膜脂处于凝胶态,有的则呈液晶态,处于液晶态的各膜脂的流动性也不完全相同.,膜蛋白的流动性,膜蛋白能做侧向扩散和旋转扩散,其速度平均比膜脂小10-100倍.,膜蛋白的扩散运动,第二节 生物膜的功能,物质运输 能量转换 信息传递,一、物 质 运 输,离子、小分子物质的运输（穿膜运输）被动运输、主动运输,生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）,简单扩散协助扩散,指物质顺浓度梯度，不需要消耗代谢能的穿膜运输。,1、被动运输,离子、小分子物质的运输（穿膜运输）,红细胞吸收葡萄糖,葡萄糖转运蛋白是相对分子量45kD的内在膜蛋白，以-螺旋跨膜12次，形成一个中间圆孔，葡萄糖借助此蛋白的构象变化穿越这个圆孔。,胞外,胞内,葡萄糖,葡萄糖转运蛋白,葡萄糖结合,转运蛋白发生构象变化,葡萄糖扩散到胞质溶胶,转运蛋白构象恢复,质膜,葡萄糖在细胞内被己糖激酶磷酸化为6-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖不是葡萄糖转运蛋白的底物。,协助扩散,物质逆浓度梯度的穿膜运输，需消耗代谢能，并需专一性的载体蛋白。（1）ATP驱动的主动运输Na+、K+的跨膜运输,高K+低Na+,高Na+低K+,2.主动运输,质膜,胞外,胞内,2K+,3Na+,1,2,3,4,5,6,ATP,ADP,Na+、Mg2+,K+,构象变化假说,膜外Na+高，内Na+低，本身有从外到内的趋势，贮存了能量。Na+顺浓度梯度流向膜内，葡萄糖利用Na+梯度提供的能量，通过专一的运送载体，伴随Na+一起进入细胞。再由 Na+、K+-泵将Na+泵出以保持膜两侧的Na+梯度。,不靠ATP水解放能推动，靠离子或H+梯度形式贮存的能量。在动物中，形成这种梯度的离子通常是Na+,如葡萄糖被转运到小肠上皮细胞：,外高Na+,内低Na+,在细菌中，很多情况下是由质子梯度推动,（2）离子梯度驱动的主动运输,葡萄糖,质膜,质膜对大分子化合物或颗粒不能通透，他们在细胞内运转时都由膜包围，形成细胞质小泡，故称膜泡运输。1.胞吐 2.胞吞,生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）,1.胞吐,有些物质在细胞内被囊泡裹入形成分泌泡，逐渐移至细胞表面，最后与质膜接触、融合并向外排除，如胰岛素的分泌。,2.胞吞,细胞从外界摄入的大分子或颗粒，逐渐被质膜的一小部分包围而内陷，随后从质膜上脱落下来形成含有摄入物质的细胞内囊泡的过程。,吞噬作用胞饮作用受体介导的内吞作用,吞噬作用：凡以大的囊泡形式内吞较大的固体颗粒、直径达几微米的复合物、微生物及细胞碎片等的过程。如高等动物的免疫系统的巨噬细胞内吞内侵的细菌。胞饮作用：以小的囊泡形式将细胞周围的微滴状液体（直径1微米）吞入细胞内的过程。受体介导的内吞作用：内吞物（配体，是蛋白质或小分子）与细胞表面的专一受体结合，并随即引发细胞膜的内陷，形成的囊泡将配体裹入并输入细胞内的过程。,胞吞,二、能量转换,光合作用：光能 化学能氧化磷酸化：化学能 生物能,叶绿体类囊体膜,线粒体内膜（真核）；质膜（原核）,三、信息传递,细胞质膜上存在有多种专一受体，以接受激素等胞间化学信号的作用信息。第二信使（胞内信使）cAMP、三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DG）和Ca2+。进而引起细胞内一系列反应。,
