第8章脂质和生物膜

→→ 内吞过程
←←外排过程
吞噬细胞消除外来的细菌获病毒
细菌以基团转移方式吸收乳糖 磷酸化 乳糖 E3 PE3
乳 糖
乳糖 E2
细胞内
PHPr
HPr
细 胞 膜 细胞外
磷酸烯 醇式丙 酮酸
E1
PE1
丙酮酸
能量转换
氧化磷酸化：通过生物氧化作用，将食物分子中存储
的化学能转变成生物能，即将化学能转换成ATP分子的
锚蛋白 阴离子通道 血型糖蛋白
生物膜的功能
1 物质转运-----转运功能
细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以维 持其正常的功能。
细胞或细胞器通过生物膜，从膜外选择性地
吸收所需要的养料，同时也要排出不需要的物质。 在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜起着重要 的调控作用。
简单扩散（ simple diffusion）：生物膜是 半透膜,不允许极性分子或生物大分子通过。只
全顺-二十二碳-4-7-10-13-16-19六烯酸 22：6 △4c，7c，10c， 13c，16c，19c
n- 十 六 酸 n- 十 八 酸 n- 二 十 酸
18：1△9c， 18：2△9c，12c 18：3△9c，12c，15c
油酸 亚油酸 α-亚麻酸 花生四烯酸
二十二碳六烯酸
2 生物脂肪酸的结构特点
内吞作用和外排作用
内吞（endocytosis）：细胞从外界摄取大分子物质或 颗粒的过程称为内吞。
外排（exocytosis）:细胞将细胞内的物质排到细胞外的 过程称为外排。
内吞固体物质称为“吞噬”，例如：淋巴吞噬细 胞的吞噬作用。 吞液态物质称为“胞饮” 原核生物在它们的质膜和外膜中含有多成分的输出系统， 使得它们能够将某些蛋白质（往往是些毒素或酶）分泌到 细胞外介质中。
需由食物提供，所以被称为必需脂肪酸。
（二）三酰甘油的物理性 质
酰基甘油主要是三酰甘油，也称甘油三酯，中性 脂肪，也就是通常说的脂肪。 颜色和气味：无色、无味黏性液体或蜡状固 体。
密度和溶解度：密度小于水，不溶于水，易溶
于乙醇、氯仿和苯等有机溶剂。
三酰甘油的化学性质
（1） 水解与皂化：三酰甘油在碱中水解生成脂
周蛋白能溶于水。
外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。
锚定膜蛋白
内嵌蛋白
糖脂
胆固醇
卵磷脂
内在蛋白
( 二）脂双层的的自我装配 micelle： 微团 双层的为：微囊（脂质体） Monolayer:脂单层 Bilayer：脂双层
（三） 膜组分的不对称性分布
膜脂和膜蛋白在膜两边分布不对称。这种
2、抗原的化学标记 血型抗原
3、细胞分化阶段可鉴定的化学标记 4、调节细胞的正常生长 5、授予细胞与其它生物活性物质的反应性倾向。
七
萜类和类固醇
统称为类异戊二烯类 (isoprenoid)
（一） 萜类
萜分子的碳架可以看成是由两个或多个异戊 二烯单位连接而成。是重要的活性物质。
（二）类固醇（甾类）
含有环戊烷多氢菲母核的一类醇、酸及其衍 生物。也是重要的活性物质。
HO—CH2—CH—COO-（丝氨酸） │ N+H3
（4） 磷脂酰肌醇（PI）
（5） 磷脂酰甘油（PG）
（6） 二磷脂酰甘油
（四）醚甘油磷脂
（五） 鞘磷脂 组成 鞘氨醇 脂肪酸
磷酸
胆碱或乙醇胺
神经酰胺 胆碱鞘磷脂
葡萄糖苷神经酰胺 乳糖苷神经酰胺Fra bibliotek神经节苷脂
糖脂
（一） 鞘糖脂（神经酰胺糖脂）
单糖、双糖或寡糖通过O-糖苷键与神经酰胺相连而形成
胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素、维生素D等生理 活性物质的前体。 肾上腺皮质激素、雌激素、雄激素
四 血浆脂蛋白
Lipoprotein
脂蛋白是由脂类物质和蛋白质一非共价 键结合而成的复合物
（一）血浆脂蛋白 的分类：
1 2 3 4 5 乳糜微粒（CM） ； 极低密度脂蛋白 （VLDL）； 中间密度脂蛋白 （IDL）； 低密度脂蛋白 （LDL）; 高密度脂蛋白 （HDL），
成翻转扩散。
2 膜蛋白的运动：很多膜蛋白在膜脂中漂浮，侧
向扩散，但是经常受到一定的限制。
（五）生物膜的流动镶嵌模型：
1972年美国科学家Singer 和 Nicolson提
出的双层脂分子流体镶嵌模型
生物膜的流动镶嵌模型结构要点
1. 膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。 2. 脂质双分子层具有流动性。 3. 内嵌蛋白“溶解”于脂质双分子层的中心疏水部分。
1 单纯脂类：脂肪酸与醇类形成的酯： （1）三酰甘油酯：三分子脂肪酸和一分子甘油。 （2）蜡：长链脂肪酸和长链醇或固醇组成。 2 复合脂类：除脂肪酸和醇外，还有其他非脂分子的成分。按 其它非脂成分的不同有：磷脂、糖脂。
3 衍生脂类：由单纯脂质和复合脂质衍生而来的复合物，具有 脂质的一般性质。 固醇类：固醇（甾醇）胆酸，强心苷，性激素等 萜类：天然色素，香油精，天然橡胶等。
允许水或一些小分子扩散进去。
被动转运(passive transport)
物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓 度的另一侧，即沿着浓度梯度（膜两边的浓
度差）的方向跨膜转运的过程。
这类转运是通过被转运物质本身的扩
散作用进行的，是一个不需要外加能量的自
发过程。 许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白 载体帮助。
4. 外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。
5. 双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质 之间无共价结合。 6. 膜蛋白可作横向运动。
红细胞膜骨架各组分
肌动蛋白 原肌球蛋白 （五）生物膜的流动镶嵌模型： 血影蛋白 1972年美国科学家Singer 和 Nicolson提出的双层脂分子流体镶嵌模型
1、脑苷脂
半乳糖苷神经酰胺、葡萄糖苷神经酰胺
2、硫脑苷脂
脑苷脂被硫酸化，在生理pH下带负电荷。
3、神经节苷脂
寡糖链(带有一个或多个唾液酸残基)与神经酰胺形成的鞘糖脂。
甘油糖脂 甘油糖脂是二酰甘油分子的羟基与糖基以糖苷 键连接而成。
植物的叶绿体和微生物的质膜富 含甘油糖脂
糖脂的生物学功能
1、细胞结构的刚性
二磷脂酰甘油脂
膜蛋白：生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称 为膜蛋白。 根据它们在膜上的定位情况，可以分为外周蛋 白（膜周边蛋白质）和内在蛋白（膜内在蛋白质）。
膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施
功能的基本场所。
内在蛋白
内在蛋白约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在
双层脂膜的疏水层中。内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，
高能磷酸键。然后再通过ATP分子磷酸键的分解释放能 量，为生物体提供所需的能量。 光合磷酸化：通过光合作用，将光能（主要是太阳能） 转换成ATP的高能磷酸键。再利用ATP的能量合成糖类物
不对称分布将导致膜两侧的电荷和流动性等差异。 膜脂和膜蛋白在膜两边不对称分布和膜的生物功 能有密切关系。
1 膜脂的流动性：
膜脂的脂酰链在脂双分子层内作热运动。膜脂由 液态到固态的转变温度称为相变温度。 膜脂分子在脂双分子层的一层作车侧向运动也称 侧向扩散。 膜脂分子在脂双分子层的两层之间作翻转运动也
分类：按化学组成分为：
贮存脂：甘油脂（三酰甘油），蜡
结构脂：膜脂主要是磷脂还有胆固醇。 活性脂：有生物活性的脂类，脂肪类激素， 类固醇激素。
也可分为：可皂化脂和不可皂化脂。
二
脂肪酸及其衍生物
（一）脂肪酸的种类
饱和脂肪酸：烃链不含双键。
不饱和脂肪酸：含一个双键的为单不饱和脂肪酸，含
一个以上双键的为多不饱和脂肪酸。
由于没有水分子的影响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，
因此，它们主要以-螺旋和-折叠形式存在，其中又以螺旋更普遍。
蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合，不容
易从膜中分离出来。分离内在蛋白需要比较剧烈的条件，经 常使用去污剂（表面活性剂）例如SDS。内在蛋白能溶于有 机溶剂。
外周蛋白
这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布于双层脂膜 的外表层，主要通过静电引力或范德华力与膜结合。外
肪酸盐（俗称肥皂），称为皂化。
皂化值：完全皂化1克油脂所需KOH的毫克数 （2）氢化和卤化：碘值：100克油脂吸收碘的克数。 （3）酸败和氧化： 酸值：中和1 克油脂中的游离脂肪酸所消耗的
KOH毫克数
二
磷 脂和鞘脂
甘油磷脂
(一）甘油磷脂的结构
磷脂
鞘磷脂
鞘脂
鞘糖脂
甘油磷脂的基本结构
（二）甘油磷脂的一般性质
O
CH 2 O C R 1 O OH CH 2 O P O X
R 2 C O CH
磷脂酸 磷脂酰胆碱（卵磷脂） 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰甘油 磷脂酰丝氨酸
X=
OH OH
OH
O CH 2 O OCH O OH 2 C C C O R3 R4
磷脂酰肌醇
O X= P OOCH 2 CHCH 2 O OH
P O
纯的甘油磷脂为白色蜡状固体
溶于大多数含少量水的非极性溶剂， 但难溶于无水丙酮。
在水中能形成双分子层的微囊。
（三）常见的甘油磷脂
（1） 磷脂酰胆碱（卵磷脂）（PC）
HO—CH2CH2N+ （CH3）3胆碱）
（2） 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（PE）
HO—CH2CH2—N+H3（乙醇胺）
（3） 磷脂酰丝氨酸（PS）
双键位置用Δ表示，不饱和脂肪酸分为顺式和反式两
种，生物体内的不饱和脂肪酸都为顺式。
一 三酰甘油和蜡
简单三脂酰甘油
多
三酰甘油（甘油三脂）
混合三脂酰甘油
酰基
少 少 蜡