8章 脂與生物膜-教學(xué)用.ppt

第8章 脂質(zhì)與生物膜 脂質(zhì)的定義低溶于水 高溶于有機(jī)溶劑脂質(zhì)的分類(lèi)按結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單脂質(zhì) 復(fù)合脂質(zhì) 衍生脂質(zhì)按生物學(xué)功能 貯存脂質(zhì) 結(jié)構(gòu)脂質(zhì) 活性脂質(zhì) 一 三酰甘油和蠟二 磷脂和鞘脂三 萜和類(lèi)固醇四 血漿脂蛋白五 膜的分子組成和超分子結(jié)構(gòu)六 脂質(zhì)的提取與分析 教學(xué)內(nèi)容 一 脂肪酸 二 ?；视?三 蠟 一 三酰甘油和蠟 一 脂肪酸 脂肪酸的結(jié)構(gòu)與命名脂肪酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)脂肪酸的物理化學(xué)性質(zhì)多不飽和脂肪酸和必需脂肪酸 天然脂肪酸的種類(lèi)見(jiàn)表8 1書(shū)寫(xiě) 碳原子數(shù) 雙鍵數(shù) 雙鍵位置用 右上角數(shù)字表示 并在數(shù)字后面用c cis t trans 指明構(gòu)型 如棕櫚酸 16 0 硬脂酸 18 0 棕櫚油酸 16 1 9 油酸 18 1 9 脂肪酸的結(jié)構(gòu)與命名 多為偶數(shù) 一般4 36 多24 36 雙鍵位置 鍵數(shù)目一般 1 4 少數(shù)多大6 雙鍵多在第9位 第2 第3雙鍵多在第12和第15位 非共軛系統(tǒng) 雙鍵多為順式 少數(shù)為反式 動(dòng)物脂肪酸直鏈 雙鍵可多達(dá)6個(gè) 細(xì)菌還含支鏈的 羥基的和環(huán)丙基的脂肪酸 植物中有含炔基 環(huán)氧基 酮基等 2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 某些天然存在的脂肪酸 幾種脂肪酸的立體結(jié)構(gòu) 空間填充模型 4 多不飽和脂肪酸和必需脂肪酸 棕櫚酸 16 0 硬脂酸 18 0 棕櫚油酸 16 1 9 油酸 18 1 9 主要存在于三酰甘油中 芥子酸 22 1 13有害 菜籽油中含量高導(dǎo)致心臟肥大 心臟功能衰竭 不能迷信植物油 魚(yú)類(lèi)脂肪反而有保健 人和哺乳動(dòng)物能制造多種脂肪酸 但不能向脂肪酸引入超過(guò) 9的雙鍵 因此亞油酸 18 2 9 12 豆油 芝麻油 亞麻酸 18 3 9 12 15 為必須脂肪酸 哺乳動(dòng)物 油酸 亞麻酸 18 3 6 9 12 花生四稀酸 18 3 5 8 11 14 維持膜結(jié)構(gòu)必須 也使類(lèi)二十烷酸的前體 供給亞麻酸 人體可合成EPA 20 5 5 8 11 14 17 和DHA 22 6 4 7 10 13 16 19 等 3家族成員 近年引起關(guān)注 魚(yú)類(lèi)尤其深海魚(yú)中含量高 亞油酸 6家族PUFA原初成員 二十碳烷化合物前體 亞麻酸 3家族PUFA原初成員 6家族PUFA可降低血清膽固醇 3家族PUFA可顯著降低血清甘油三酯 防治神經(jīng) 視覺(jué)和心臟疾病 人類(lèi)可能缺乏 3家族PUFA 后面的數(shù)字表示雙鍵后面碳的個(gè)數(shù)EPA 20碳五稀酸 和DHA 22碳六稀酸 有保健價(jià)值 深海魚(yú)油比較好 類(lèi)二十碳烷 或類(lèi)二十碳烷酸 20碳PUFA衍生而成 因含20個(gè)碳原子而得名 包括幾類(lèi)信號(hào)分子 前列腺素 凝血烷和白三烯等 其前體主要是花生四烯酸 六 類(lèi)二十碳烷 前列腺素廣泛存在 很多器官都能合成 男女都有 種類(lèi)較多 不同的前列腺素或同一前列腺素作用于不同的細(xì)胞 產(chǎn)生不同的生理效應(yīng) 如升高體溫 促進(jìn)炎癥 控制跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 調(diào)整突觸傳遞 誘導(dǎo)睡眠 擴(kuò)張血管等 凝血烷最早從血小板獲得 能引起動(dòng)脈收縮 誘發(fā)血小板聚集 促進(jìn)血拴形成 白三烯最早從白細(xì)胞分離獲得 能促進(jìn)趨化性 炎癥和變態(tài)反應(yīng) 炎癥反應(yīng) 對(duì)付外來(lái)感染的一種表現(xiàn) 前列腺素誘導(dǎo)白細(xì)胞對(duì)付外來(lái)病原體反應(yīng) 同時(shí)誘導(dǎo)血管擴(kuò)張 導(dǎo)致炎癥 阿司匹林 乙酰水楊酸 屬于非甾體消炎藥 NSAIDs 消炎 鎮(zhèn)痛 退熱的原因是抑制前列腺素的合成 也抑制凝血烷合成 因而有抗凝血作用 二 三酰甘油和蠟 甘油取代物的構(gòu)型三酰甘油的類(lèi)型及其他?；视腿８视偷奈锢砗突瘜W(xué)性質(zhì) 1 甘油取代物的構(gòu)型 甘油 手性原分子 前手性分子 以手性碳為中心 S 反時(shí)針 原羥甲基 增加該基團(tuán)優(yōu)先性時(shí) 手性原中心為S 構(gòu)型 為1位 R 順時(shí)針 原羥甲基 增加該基團(tuán)優(yōu)先性時(shí) 手性原中心為R 構(gòu)型 為3位 稱(chēng)作立體專(zhuān)一編號(hào)系統(tǒng) sn 系統(tǒng) 2 三酰甘油的類(lèi)型及其他?；视?三酰甘油的R1 R2 R3相同時(shí) 為簡(jiǎn)單三酰甘油 若R1 R2 R3不同則為混合三酰甘油 大多數(shù)天然油脂是簡(jiǎn)單三酰甘油和混合三酰甘油的混合物 二酰甘油和單酰甘油在自然界存在不多 是合成反應(yīng)的中間物 單酰甘油在食品工業(yè)中可用作乳化劑 Amixedtriacylglycerol Tristearin asimpletriacylglycerol 水解與皂化酸 堿或酶水解成脂肪酸和甘油 堿水解稱(chēng)作皂化 皂化1g油脂所需的KOHmg數(shù)稱(chēng)作皂化價(jià) 皂化價(jià)比較高 說(shuō)明脂肪酸的平均分子量比較小 鏈短 氫化與鹵化雙鍵氫化可制造人造黃油 雙鍵還可與碘反應(yīng) 100g油脂所能吸收的碘的克數(shù)稱(chēng)作碘值 飽和態(tài)高的油脂 室溫下可以是固體狀態(tài) 牛油 羊油等 魚(yú)類(lèi)的可以是半固態(tài)的 植物油液態(tài)的 3 三酰甘油的物理和化學(xué)性質(zhì) 乙酰化油脂中的羥基可被乙?；?中和1g油脂中乙酰基釋放的乙酸所需的KOHmg數(shù) 乙酰價(jià) 油脂的乙酰價(jià)高 說(shuō)明羥基含量高 通常雙鍵被氧化了 就會(huì)有羥基加上去的 因此 乙酰價(jià)高說(shuō)明油脂的新鮮程度比較差的 酸敗與自動(dòng)氧化油脂自動(dòng)氧化生成揮發(fā)性醛 酮 酸稱(chēng)作酸敗 是雙鍵被打斷后形成的 有怪味的 中和1g油脂中游離脂肪酸所需的KOHmg數(shù)稱(chēng)作酸價(jià) 羰基價(jià)的測(cè)定更能反應(yīng)酸敗的程度 在油脂中加入抗氧化劑 可以防止油脂酸敗 3 三酰甘油的物理和化學(xué)性質(zhì) 三 蠟 蠟 長(zhǎng)鏈脂肪酸 C14 C16 和長(zhǎng)鏈一元醇 C16 C30 或固醇形成的酯 天然蠟是多種蠟酯的混合物 常含有烴類(lèi) 二元酸等 蠟含一很弱的極性頭 酯基 和一個(gè)非極性尾 兩條長(zhǎng)的烴鏈 完全不溶于水 蠟的硬度由烴鏈的長(zhǎng)度和飽和度決定 C Cerifera 蜂蠟存在于蜂巢 白蠟是白蠟蟲(chóng) 胭脂蟲(chóng)屬 的分泌物 可用作涂料 潤(rùn)滑劑和其他化工原料 鯨蠟是抹香鯨頭部鯨油冷卻時(shí)析出的白色晶體 洗滌羊毛得到的羊毛蠟可用作藥品和化妝品的底料 來(lái)源于棕櫚樹(shù)葉片的巴西棕櫚蠟可用作高級(jí)拋光劑 C Cerifera 一 三酰甘油和蠟二 磷脂和鞘脂三 萜和類(lèi)固醇四 血漿脂蛋白五 膜的分子組成和超分子結(jié)構(gòu)六 脂質(zhì)的提取與分析 教學(xué)內(nèi)容 磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂兩大類(lèi) 主要參與膜的組成 甘油磷脂 第一大類(lèi)膜脂 鞘脂類(lèi)包括鞘磷脂和鞘糖脂 第二大類(lèi)膜脂 二 磷脂和鞘脂 一 甘油磷脂的結(jié)構(gòu) 二 甘油磷脂的一般性質(zhì) 三 幾種常見(jiàn)的甘油磷脂 四 醚甘油磷脂 五 鞘磷脂 一 甘油磷脂的結(jié)構(gòu) 甘油磷脂 由sn 甘油 3 磷酸衍生而來(lái) 甘油骨架C1和C2被脂肪酸酯化X 膽堿 乙醇胺 絲氨酸 肌醇 甘油 磷脂酰甘油等極性頭與磷酸連接 PhosphatidicacidPhosphatidylethanolaminePhosphatidylcholinePhosphatidylserinePhosphatidylglycerolPhosphatidylinositol4 5 bisphosphateCardiolipin EthanolamineCholineSerineGlycerolmyo Inositol4 5 bisphosphatePhosphatidyl glycerol 白色蠟狀固體 兩親分子 水中能形成雙分子微囊 可構(gòu)成生物膜 用堿或酶可水解成脂肪酸 甘油和含氮堿 酶水解的一些中間物如溶血甘油磷脂是強(qiáng)表面活性劑 可使細(xì)胞膜溶解 磷脂酶作為工具酶與薄層層析一起用于磷脂的結(jié)構(gòu)分析 二 甘油磷脂的一般性質(zhì) 溶血磷酸甘油 Indiancobra Easterndiamondbackrattlesnake PhospholipaseA2 Thephospholipidbreakdownproductofthisreaction lysolecithin actsasadetergentanddissolvesthemembranesofredbloodcells causingthemtorupture Indiancobraskillseveralthousandpeopleeachyear 酶解作用 磷脂酰膽堿 蛋黃和大豆中含量豐富 卵磷脂 膽堿堿性極強(qiáng) 甲基供體 可防止脂肪肝 乙酰膽堿是神經(jīng)遞質(zhì) 磷脂酰乙醇胺 又稱(chēng)腦磷脂 在細(xì)胞膜中含量高 磷脂酰絲氨酸 在血小板膜中含量高 血小板被激活時(shí) 磷脂酰絲氨酸轉(zhuǎn)向膜外側(cè) 參與凝血酶原活化 對(duì)血栓的治療提供線索的 磷脂酰肌醇 哺乳動(dòng)物含有磷脂酰肌醇 4 單磷酸和 4 5 雙磷酸 后者可轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)信使肌醇 1 4 5 三磷酸和1 2 二酰甘油 磷脂酰甘油 細(xì)菌細(xì)胞膜含量高 是心磷脂的頭基部分 雙磷脂酰甘油 由兩個(gè)磷脂分子通過(guò)一個(gè)甘油分子共價(jià)連接而成 在心線粒體中含量豐富 三 幾種常見(jiàn)的甘油磷脂 四 醚甘油磷脂 Plasmalogen縮醛磷脂 兩個(gè)烴鏈一個(gè)以醚鍵相連 醚鍵相連的烴可以是飽和的或不飽和的 如縮醛磷脂 C C 之間有雙鍵 頭部 膽堿 乙醇胺或絲氨酸 Plateletactivatingfactor PAF wasfirstidentifiedbyitsability atlowlevels tocauseplateletaggregationanddilationofbloodvessels butitisnowknowntobeapotentmediatorininflammation allergicresponses 變態(tài)反應(yīng) andshock PAFeffectsareobservedattissueconcentrationsaslowas10 12M PAFcausesadramaticinflammationofairpassagesandinducesasthma likesymptoms 哮喘樣綜合癥 inlaboratoryanimals Toxic shocksyndrome 中毒性休克綜合征 occurswhenfragmentsofdestroyedbacteriaactastoxinsandinducethesynthesisofPAF Thisresultsinadropinbloodpressureandareducedvolumeofbloodpumpedbytheheart whichleadstoshockand inseverecases death BeneficialeffectshavealsobeenattributedtoPAF Inreproduction PAFsecretedbythefertilizedeggisinstrumentalintheimplantationoftheeggintheuterinewall PAFisproducedinsignificantquantitiesinthelungsofthefetuslateinpregnancyandmaystimulatetheproductionoffetallungsurfactant aprotein lipidcomplexthatpreventscollapseofthelungs 肺萎陷 inanewborninfant PlateletActivatingFactor APotentGlyceroetherMediator 五 鞘脂 鞘脂的結(jié)構(gòu)通式 鞘胺醇 脂肪酸鏈 極性頭部 鞘脂 鞘磷脂和鞘糖脂 1 鞘磷脂 鞘磷脂的形成 2 鞘糖脂 糖脂 糖通過(guò)半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物 分為鞘糖脂 甘油糖脂和固醇類(lèi)衍生的糖脂 膜脂的主要是前兩類(lèi) 鞘糖脂 即神經(jīng)酰胺的1 位羥基被糖基化的化合物 主要分兩類(lèi) 中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂 1 中性鞘糖脂 不含唾液酸 最先從腦中獲得 又稱(chēng)腦苷脂 糖基為半乳糖 葡萄糖等 其糖基在細(xì)胞表面 不僅是血型抗原 而且與組織器官特異性 細(xì)胞識(shí)別有關(guān) 腦苷脂 泛指半乳糖基神經(jīng)酰胺 神經(jīng)細(xì)胞特有 和葡萄糖基神經(jīng)酰胺 非神經(jīng)細(xì)胞 Thehumanbloodgroups O A B aredeterminedinpartbytheoligosaccharideheadgroups blue oftheseglycosphingolipids ThesamethreeoligosaccharidesarealsofoundattachedtocertainbloodproteinsofindividualsofbloodtypesO A andB respectively Fucrepresentsthesugarfucose Glycosphingolipidsasdeterminantsofbloodgroups 因都含有巖藻糖 也稱(chēng)為巖藻糖脂 2 酸性鞘糖脂 糖基被硫酸化 有幾十種 在腦中含量豐富 包括硫苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂 硫酸鞘糖脂或硫苷脂 糖基含唾液酸 在神經(jīng)系統(tǒng)特別是神經(jīng)末梢中含量豐富 可能與神經(jīng)沖動(dòng)傳遞有關(guān) 神經(jīng)節(jié)苷脂 又稱(chēng)唾液酸鞘糖脂 3 甘油糖脂 由二酰甘油sn 3位的羥基被糖基化形成的化合物 主要存在于植物和微生物 在動(dòng)物的睪丸 精子和神經(jīng)系統(tǒng)也含量豐富 三 萜 Terpenes 和類(lèi)固醇 steroid 一 萜 二 類(lèi)固醇 三 膽固醇和其他固醇 萜 兩個(gè)以上異戊二烯單位構(gòu)成 可頭尾相連或尾尾相連 兩個(gè)異戊二烯單位的 單萜 植物精油的成分 有香味的 三個(gè)異戊二烯單位的 倍半萜 某些中草藥 雙萜 葉綠素分子的成分 三萜是固醇類(lèi)的前體 四萜可形成多種色素 多萜可形成天然橡膠 一 萜由 萜類(lèi)舉例 環(huán)戊烷菲多氫菲環(huán)戊烷多氫菲 角甲基 編號(hào)從A環(huán)開(kāi)始 羥基或酮基 羥基 酮基或其他各種形式的側(cè)鏈 C4和C5或C5和C6之間經(jīng)常是雙鍵 由環(huán)戊烷多氫菲為基礎(chǔ)的化合物 分子為扁平狀 平面上的取代基直立時(shí)較穩(wěn)定 但也有平伏狀的 可以看作固醇類(lèi)化合物的衍生物 二 類(lèi)固醇 腦 肝 腎和蛋黃含量很高 主要存在于細(xì)胞膜 屬于兩性分子 可轉(zhuǎn)化為多種活性物質(zhì) 生理必須 但血液中含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化 很多臟器膽固醇含量都是很高的 肝臟多種維生素量很高 很多的代謝廢物 膽固醇的含量也很高的 腦中的膽固醇含量更高 植物固醇存在于谷物中 能抑制膽固醇吸收 微生物固醇如麥角固醇可轉(zhuǎn)化為維生素D2 三 膽固醇和其他固醇 Cholesterol Stigmastanol 1 Sitosterol Sitosterol Campesterol Stigmasterol PlantSterols NaturalCholesterolFighters Despitetheirstructuralsimilaritytocholesterol minorisomericdifferencesand orthepresenceofmethylandethylgroupsinthesidechainsofthesesubstancesresultintheirpoorabsorptionbyintestinalmucosalcells Interestingly althoughplantsterolsarenoteffectivelyabsorbedbythebody theynonethelessarehighlyeffectiveinblockingtheabsorptionofcholesterolitselfbyintestinalcells 豆甾醇 菜油甾醇 菜油固醇 谷甾醇 谷甾醇 豆甾烷醇 四 固醇衍生物 膽酸 3 7 12 三羥基脫氧膽酸 1 12 二羥基鵝脫氧膽酸 3 7 二羥基 膽汁酸 游離型三種 結(jié)合型膽汁酸 兩種 膽汁酸鹽是結(jié)合物的鈉鹽或鉀鹽 Desmolase Mitochondria Endoplasmicreticulum 17 Hydroxylase 17 Hydroxysteroiddehydrogenase 17 20 Lyase Gonads Isocaproicaldehyde Cholesterol Pregnenolone Progesterone 17 Hydroxyprogesterone 4 Androstenedione Testosterone 17 HydroxysteroidDehydrogenase3Deficiency Defectsinthesynthesisoractionoftestosteronecanimpairthedevelopmentofthemalephenotypeduringembryogenesisandcausethedisordersofhumansexualitytermedmalepseudohermaphroditism 雄 甾 烯二酮 睪丸激素 碳鏈 裂解 酶 孕烯醇酮 孕酮 黃體酮 性腺 生殖腺 一 血漿脂蛋白的分類(lèi) 脂蛋白 脂質(zhì)和蛋白質(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵相連 其中的蛋白質(zhì)部分稱(chēng)為脫輔基脂蛋白或載脂蛋白 四 血漿脂蛋白 一 血漿脂蛋白的分類(lèi) 二 血漿脂蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 載脂蛋白的主要作用是 作為疏水脂質(zhì)的增溶劑 在脂蛋白轉(zhuǎn)化方面起重要作用 作為細(xì)胞膜上的脂蛋白受體的識(shí)別部位 細(xì)胞導(dǎo)向信號(hào) 載脂蛋白由兩親的 螺旋區(qū)構(gòu)成 其疏水區(qū)可以與脂質(zhì)很好結(jié)合 親水區(qū)與溶劑水相互作用 乳糜微粒 小腸上皮細(xì)胞合成 從小腸轉(zhuǎn)運(yùn)被吸收的膳食三酰甘油及其他少量脂質(zhì)到血漿和其他組織 三酰甘油在那里被分解和利用 VLDL 肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成 從肝轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源的三酰甘油和將在肝包裝的膽固醇運(yùn)至各靶組織 IDL 由VLDL除去 一部分 三酰甘油 如被脂肪組織貯存 后產(chǎn)生 密度介于VLDL和LDL之間 一部分IDL被肝直接吸收 其余部分轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)DL LDL 血液中總膽固醇的主要載體 核心約含1500個(gè)膽固醇酯分子 LDL可能與慢性心臟病和動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān) 特別是在血管壁受到氧化性損傷時(shí) LDL容易使膽固醇在受傷處沉積 但在大多數(shù)情況下 肝和其他器官會(huì)通過(guò)專(zhuān)一的受體將LDL除去 LDL的功能是轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇到外周組織 也即把膽固醇分送到不能合成它的器官中去 HDL 以它的前體形式在肝中合成的 這種脂蛋白含有極高的蛋白質(zhì) 可達(dá)50 HDL是除肝之外的其他地方的膽固醇清除劑 甚至能除去已形成斑塊的膽固醇 臨床研究證明 脂蛋白代謝不正常是造成動(dòng)脈粥樣硬化的主要原因 血漿中LDL高而HDL低的個(gè)體容易患心血管疾病 五 膜的分子組成和超分子結(jié)構(gòu) 質(zhì)膜 plasmamembrane 真核細(xì)胞中還有內(nèi)膜系統(tǒng) systemofinternalmembrane 生物膜具有多種功能 生命活動(dòng)中許多重要過(guò)程 如物質(zhì)運(yùn)輸 能量轉(zhuǎn)換 細(xì)胞識(shí)別 細(xì)胞免疫 神經(jīng)傳導(dǎo) 代謝調(diào)控等都與膜有關(guān) 一 生物膜的分子組成 自學(xué) 二 脂雙層的自裝配 三 膜組分的不對(duì)稱(chēng)分布 自學(xué) 四 生物膜的流動(dòng)性 五 生物膜的流動(dòng)向前模型 自學(xué) 一 生物膜的分子組成 生物膜含一定量的糖類(lèi) 占真核細(xì)胞質(zhì)膜質(zhì)量的2 10 這些糖類(lèi)多數(shù)與膜蛋白結(jié)合 在質(zhì)膜外表面形成一層多糖 蛋白質(zhì)復(fù)合體 稱(chēng)糖萼或細(xì)胞外殼 寡糖鏈可能與細(xì)胞識(shí)別 細(xì)胞粘著和細(xì)胞免疫有關(guān) 二 脂雙層的自裝配 頭基橫切面大于尾部橫切面者如脂肪酸 溶血磷脂 只有一條?；?和去污劑SDS等傾向于形成微團(tuán) 頭基橫切面等于尾部橫切面者如甘油磷脂和鞘磷脂 則容易形成脂雙層片 然后形成微囊 四 生物膜的流動(dòng)性 膜的流動(dòng)性 膜脂和膜蛋白的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 膜蛋白的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)性 流動(dòng)性是生物膜結(jié)構(gòu)的主要特征 1 膜脂的流動(dòng)性2 膜蛋白的流動(dòng)性 膜脂的脂酰鏈在脂雙層內(nèi)作熱運(yùn)動(dòng)繞脂酰鏈C C鍵的旋轉(zhuǎn) 脂肪酸烴鏈不斷運(yùn)動(dòng) 在某一溫度之上膜脂快速運(yùn)動(dòng) 由類(lèi)晶態(tài) 固體 轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w 此溫度稱(chēng)為相變溫度 phase tran