生物化学第三章脂质

第三章
脂类和生物膜
(Lipids and membranes)
第一节 脂类
一、引言 二、脂肪酸 三、三酰甘油和蜡 四、磷脂 五、萜类 六、类固醇 七、脂蛋白
一、引言
1、脂类的定义

脂类：是一类低溶于 水而高溶于非极性溶 剂（氯仿、乙醚、丙 酮、苯等）的生物有 机分子。 大多数脂质是脂肪酸 和醇所形成的酯类及 其衍生物。
膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘磷脂。当磷脂分散于水 相时，可形成脂质体。 膜蛋白
糖类
另外还有水和金属离子等。
锚定膜蛋白
内嵌蛋白
糖脂
胆固醇
磷脂
1、膜脂（Membrane Lipids）

磷脂：都是两亲分子，这一特征决定了它们在 生物膜中的双分子层排列。 糖脂：动物细胞的质膜几乎都含有糖脂，含量 约占外层膜脂的5％，它们大多是鞘胺醇的衍 生物。 胆固醇：动物细胞含量高于植物细胞，胆固醇 的两亲特点对生物膜中脂质的物理状态有一定 的调节作用。

2、脂质的分类
按化学组成分： （1）单纯脂质：由脂肪酸和甘油形成的酯,包括三酰甘油和蜡。 没有极性基团，是非极性脂，又称中性脂。 （2）复合脂质：除含脂肪酸和醇外尚有其他非脂分子的成分,包 括磷脂和糖脂。复合脂含有极性基团，是极性脂。 （3）衍生脂质：由单纯脂质和复合脂质衍生而来或与之关系密切 的物质，如：固醇类、萜、维生素、脂蛋白、脂酰CoA等 另外，根据是否能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐），分为 皂化脂质和不可皂化脂质。非皂化脂包括类固醇、萜类等， 不含脂肪酸，不能被碱水解。 据脂质在水中和界面上的行为分：非极性和极性脂质。
由清蛋白和游离脂肪酸构成，前者由肝脏合成， 在油脂组织中组成VHDL。主要生理功能是转运游离脂 肪酸。
第二节
生物膜
（Biological Membranes）
概念：
细胞是生物的基本结构和功能单位，任何 细胞都以一层薄膜（细胞膜或外周膜）将内含 物与外界环境分开；真核细胞内还有许多内膜 系统，组成各种亚细胞结构和细胞器；


2、膜蛋白（Membrane proteins）
（1）根据膜蛋白在膜上 的定位可分为： 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。 外周蛋白： 分布在膜内或外表面。 在膜内表面，形成网状 的细胞骨架。
（2）膜蛋白与膜脂结合的方式
2、植物固醇 是植物细胞的重要成分，不能被动物吸收利 用。主要有豆固醇、菜油固醇等。 3、酵母固醇 存在于酵母菌等真菌中，以麦角固醇最多， 经日光照射可转化为维生素D2。
胆固醇
胆结石是固醇的晶体 冠心病是血清总胆固醇升高
（二）固醇衍生物类
胆汁酸
在肝中合成，人的胆汁中有三种胆汁酸： 胆酸、脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸。胆酸能与甘氨酸或牛 磺酸以肽键（酰胺键）结合，生成甘氨胆酸或牛磺胆 酸，它们是胆苦的主要原因。
多不饱和脂肪酸家族中的EPA（二十五碳五烯酸）和DHA（ 二十二碳六烯酸）对于幼儿的大脑皮层发育非常重要。
（六）类二十碳烷
由20碳的多不饱和脂肪酸衍生而来，都含有20个碳 原子。 是体内的局部激素，效应一般局限在合成部位附近。

eg： 前列腺素、血栓素、白三烯
三、三酰甘油和蜡
1分子甘油和3分子 脂肪酸结合成的酯， 又称甘油三酯。 二酰甘油； 单酰甘油；
二、脂肪酸
脂肪酸（FA）是由一条长的烃链和一个末端羧基 组成的羧酸，生物体内大部分脂肪酸都是以结合形式 存在。 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2------COOH
动物中的脂肪酸比较简单，碳骨架都是直链的，可含有
多个双键； 细菌的脂肪酸最多只有一个双键，但有些有支链或含有 环丙烷环，如结核酸就是饱和支链脂肪酸； 植物中不饱和脂肪酸多于饱和脂肪酸，可能含有三键、 环氧基及环丙烯基等。
3、脂质的生物学作用
（1）贮存脂质 机体代谢燃料和储能形式（三酰甘油主要分
布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓等处的脂肪组织中，
是储备能源的主要形式）；保护作用；绝缘保温、缓冲压 力、减轻摩擦振动
（2）结构脂质
（3）活性脂质
磷脂、糖脂、胆固醇等极性脂是构成生物膜
具营养、代谢及调节功能，与细胞识别、种
的重要组分； 特异性、组织免疫等密切相关。肾上腺皮质激素和性激素 的本质是类固醇；各种脂溶性维生素是脂类的衍生物。
2）分子中不饱和脂肪酸易氧化；
3）双亲性；在水中形成双分子层微囊。
4）甘油磷脂的酯键和磷酸二酯键能被磷脂酶专一水
解。
3、几种常见的甘油磷脂：

磷脂酰胆碱（ 卵磷脂）：大豆、蛋黄中；是代谢中的一种甲
基供体，有防止脂肪肝形成的作用。

磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）：细胞膜组分 磷脂酰丝氨酸:是凝血酶原活化的表面催化剂。 磷脂酰肌醇:哺乳动物的细胞膜中。 心磷脂（双磷脂酰甘油）:心肌线粒体膜和细菌细胞膜中。

（一）三酰甘油性质
1.物理性质
三酰甘油一般无色、无味、无臭，呈中性。天然油脂因含 杂质而常具有颜色和气味。油脂比重小于1，不溶于水而溶于有
机溶剂。
不饱和脂肪酸的熔点比相应的饱和脂肪酸低，所以一般三 酰甘油中，不饱和脂肪酸含量较高者在室温时为液态，俗称油 。饱和脂肪酸含量高的三酰甘油在室温时通常为固态，俗称脂 天然油脂都是多种油脂的混合物，没有固定的熔点和沸点
四、磷脂(phospholipids) P103
包括甘油磷脂和鞘磷脂两类，主要参与细胞膜
系统的组成，少量存在于细胞的其它部位。
(一)甘油磷脂类
1、组成： 磷酸化的头部
+
三碳的甘油骨架
+
两条脂肪酸链
是生物膜的主要组分
组成生物膜的主体结构
2、甘油磷脂的性质：
1）脂溶性；溶于大多数含少量水的有机溶剂。
SDS除用于清洁外，高浓度时能够使蛋白质完全变 性，多肽链处于伸展状态。SDS凝胶电泳中变性蛋 白的迁移率与其相对分子量成正比。
乳化：油滴作为亲水物体悬于水中而成乳胶的过程。
（五）必需多不饱和脂肪酸
哺乳动物体内能合成饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，不能 合成多不饱和脂肪酸，如亚油酸(18C) 、亚麻酸(18C)等。 把维持哺乳动物正常生长所必需的而体内又不能合成的脂 肪酸称为必需脂肪酸（如亚油酸主要含于葵花子、大豆、芝麻 中；亚麻酸主要含于坚果、种子）。
强心苷和蟾毒
它们能使心率降低，强度增加。 强心苷来自玄参科及百合科植物，最常见的是洋地黄 毒素。 蟾毒是蟾蜍分泌的，以酯的形式存在，与前者相似。
七、脂蛋白
由脂质和蛋白质以非共价键结合而成的复合物。 脂蛋白广泛存在于血浆中，所以也称血浆脂蛋白 是脂质在血液中的转运形式。
血浆脂蛋白通常用超速离心法根据其密度 由小到大分为五种：
鞘磷脂的组成
磷酸化的头部 （磷脂酰胆碱或乙醇 胺）， 烃链一条来自鞘氨 醇、另一条来 源于脂肪酸。
五、萜类：

萜类的碳骨架可以看成由两个 或多个异戊二烯单位连接而成， 可头尾相连，也可尾尾相连； 形成的萜类可以是直链的，也 可是环状的。

都是异戊二烯的衍生物，不含 脂肪酸，是非皂化脂。
其分类主要根据异戊二烯数目 半萜：1个异戊二烯 单萜：2个异戊二烯 倍半萜：3个异戊二烯
3、低密度脂蛋白(LDL)
来自肝脏，富含胆固醇，磷脂。主要生理功能是 转运胆固醇和磷脂到肝脏。含量过高易患动脉粥样硬 化。电泳时称为β脂蛋白。
4、高密度脂蛋白(HDL)
来自肝脏，其颗粒最小，脂类主要是磷脂和胆固 醇。主要生理功能是转运磷脂和胆固醇。电泳时称为 α脂蛋白。可激活脂肪酶，清除胆固醇。
5、极高密度脂蛋白(VHDL)
胆固醇
睾酮雄性激素
雌激素

类固醇的主要功能：
1）膜的组分——胆固醇； 2）作为激素——雄激素、雌激素、孕酮等起代 谢调节作用； 3）作为乳化剂——胆汁酸的前体，帮助脂类的 消化吸收； 4）维生素的组分——维生素D
（一）固醇分类
主要有以下三种：
1、胆固醇 是最常见的动物固醇，是高等动物生物膜的重 要成分，占质膜脂类的20％以上，占细胞器膜的5％。胆固 醇还是一些活性物质的前体，如类固醇激素、维生素D3、胆 汁酸等都是胆固醇的衍生物。
大多数单不饱和脂肪酸中双键的位置在C9和C10之间（
Δ9），多不饱和脂肪酸通常有一个双键在Δ9，其余双键在 Δ9和烃链末端甲基之间。
（三）饱和与不饱和脂肪酸的构象
柔性大，完全伸展
一个双键有30°的 刚性弯曲（结节）
（四）脂肪酸盐与乳化作用
脂肪酸盐具有亲水基团（电离羧基）和疏水基团
（长的烃链），是典型的两亲化合物，是一种离子型 的去污剂，如：天然的胆汁盐酸、人工合成的十二烷 基磺酸钠（SDS）。
细胞的外周膜和内膜系统称为生物膜。
膜功能：
1.物质传递作用。 2.保护作用。 3.信息传递作用。 4.细胞识别作用。
5.能量转换作用（线粒体内膜和叶绿体类囊体膜）。
6.蛋白质合成与运输（糙面内质网膜）。
7.核质分开（核膜）。
生物膜的研究具有重要的意义
一、膜的组成和性质
电镜下表现出大体相同的形态，厚度在6～ 10nm左右的3片层结构。 膜的化学组成
，通常简称为油脂。
2、化学性质：
（1）水解和皂化：油脂能在酸、碱、蒸汽及脂酶的作用
下水解，生成甘油和脂肪酸。 当用碱水解油脂时，生成甘油和脂肪酸盐。脂肪酸的 钠盐和钾盐就是肥皂。因此把油脂的碱水解称为皂化。 皂化值：皂化1g油脂所需要的KOH的mg数
（2）氢化和碘化；
主要是不饱和的脂肪酸加成反应，包括氢化 和卤化； 通常把100克油脂所能吸收的碘的克数称为 碘值。
外周蛋白：以静电力或非共价键等较弱的键与其它 膜蛋白相互作用连接在膜上。较容易分离，溶于水， 占膜蛋白的20～30％。 内在蛋白：主要靠疏水基相互作用；另外还有共价 键，占膜蛋白的70～80％