第二章 脂质和生物膜
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微生物学脂质和生物膜
微生物学脂质和生物膜
目录
• 微生物学脂质 • 生物膜 • 微生物学脂质和生物膜的关系 • 微生物学脂质和生物膜的应用 • 微生物学脂质和生物膜的研究前
景
01
微生物学脂质
脂质的组成
脂肪酸
微生物中的脂质主要由脂肪酸 组成，包括饱和脂肪酸和不饱
和脂肪酸。
甘油
甘油是脂质的骨架，与脂肪酸 结合形成脂质分子。
通过研究脂质和生物膜的结构和组成 ，可以优化生物工程中微生物的培养 条件和控制参数，提高微生物的生产 效率和产物质量。
脂质和生物膜的合成和代谢途径是生 物工程中代谢工程的重要研究对象。 通过研究这些途径，可以优化微生物 的代谢网络，提高微生物的生产效率 和产物质量。
感谢您的观看
THANKS
脂质和生物膜在疾病治疗中的应用前景
01
脂质和生物膜在许多疾病的发生和发展中起着重要作用。 例如，细菌生物膜的形成与慢性感染、癌症、神经退行性 疾病等密切相关。通过研究脂质和生物膜在疾病发生和发 展中的作用，可以开发出针对这些疾病的新的治疗策略。
02
脂质和生物膜的结构和组成与药物的吸收和分布密切相关 。通过研究脂质和生物膜的结构和组成，可以优化药物的 设计和制备，提高药物的疗效和降低副作用。
03
微生物学脂质和生物膜的关 系
脂质对生物膜的影响
脂质组成与生物膜稳定性
脂质的种类和比例影响生物膜的稳定性，某些脂质成分可以增强 膜的机械强度和流动性。
脂质与膜蛋白的相互作用
脂质可以与膜蛋白相互作用，影响膜蛋白的结构和功能，进而影响 生物膜的功能。
脂质与细胞信号转导
脂质可以参与细胞信号转导过程，通过与细胞表面受体结合，影响 细胞内信号转导途径。
生物膜对脂质的影响
目录
• 微生物学脂质 • 生物膜 • 微生物学脂质和生物膜的关系 • 微生物学脂质和生物膜的应用 • 微生物学脂质和生物膜的研究前
景
01
微生物学脂质
脂质的组成
脂肪酸
微生物中的脂质主要由脂肪酸 组成，包括饱和脂肪酸和不饱
和脂肪酸。
甘油
甘油是脂质的骨架，与脂肪酸 结合形成脂质分子。
通过研究脂质和生物膜的结构和组成 ，可以优化生物工程中微生物的培养 条件和控制参数，提高微生物的生产 效率和产物质量。
脂质和生物膜的合成和代谢途径是生 物工程中代谢工程的重要研究对象。 通过研究这些途径，可以优化微生物 的代谢网络，提高微生物的生产效率 和产物质量。
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THANKS
脂质和生物膜在疾病治疗中的应用前景
01
脂质和生物膜在许多疾病的发生和发展中起着重要作用。 例如，细菌生物膜的形成与慢性感染、癌症、神经退行性 疾病等密切相关。通过研究脂质和生物膜在疾病发生和发 展中的作用，可以开发出针对这些疾病的新的治疗策略。
02
脂质和生物膜的结构和组成与药物的吸收和分布密切相关 。通过研究脂质和生物膜的结构和组成，可以优化药物的 设计和制备，提高药物的疗效和降低副作用。
03
微生物学脂质和生物膜的关 系
脂质对生物膜的影响
脂质组成与生物膜稳定性
脂质的种类和比例影响生物膜的稳定性，某些脂质成分可以增强 膜的机械强度和流动性。
脂质与膜蛋白的相互作用
脂质可以与膜蛋白相互作用，影响膜蛋白的结构和功能，进而影响 生物膜的功能。
脂质与细胞信号转导
脂质可以参与细胞信号转导过程，通过与细胞表面受体结合，影响 细胞内信号转导途径。
生物膜对脂质的影响
第二章脂类和生物膜(给学生)
3、水解作用
• 酸、碱、酶
O O R2 CH2 O C O R3 CH2 O C R1 C O CH
皂和皂化作用
补充：脂的分类（按能否皂化分）
• 可皂化脂类
– 能被碱水解而产生 皂（脂肪酸盐）的 称为可皂化脂类
• 不可皂化脂类
– 不能被碱水解而产 生皂（脂肪酸盐） 的称为不可皂化脂 类，主要有不含脂 肪酸的萜类和固醇 类
第二章 脂类
本章总结
• • • • • • 脂类的种类 甘油三酯 脂肪酸 油脂的理化性质和鉴定 甘油磷脂、鞘磷脂、固醇 生物膜结构及功能
需要掌握的单词（1）
• lipid • • • • palmitic acid stearic acid oleic acid lipase
• • • • •
triacylglycerol monodiglycerol fatty acid
• 请按照简写符号写出下列脂肪酸的结构 式: • C18:0 C18:1Δ9 C18:3 Δ6,9,12
第二节 磷脂
一、甘油磷酸酯类
• 极性头和非极性尾
补充：卵磷脂
2、磷脂的水解（磷脂酶）
• 溶血磷脂
3、磷脂分子层
二、神经鞘磷脂
• 植物和动物细胞膜的重要组分 • 不含甘油 • 由一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇和一分子 极性头基团组成
3、微生物固醇
• 微生物固醇以麦角固醇最多，经过日光和 紫外线照射可以被转化为维生素D2
二、类固醇
• 固醇的衍生物 • 胆酸盐
– 是体内天然的乳化剂 – 促进肠道内脂肪、胆固醇以及脂溶性维生素的 乳化
第四节
生物膜化学
细胞膜
含大量脂类、蛋白质的双分子层结构 使细胞成型，有通透、屏蔽等作用
脂质与生物膜
X基团是含有 羟基的有机官 能基团，它是 可变的。如果 X=H，则为最 简单的甘油磷 脂—磷脂酸。
甘油磷脂的结构通式
甘油磷脂的两性性质
甘油磷脂中的醚磷脂， 在1号位和/或2号位 的脂酰基变成了脂醚 基。为了适应极端恶 劣的环境，古菌细胞 膜主要由醚磷脂组成， 原因是醚键比酯键更 加稳定。
甘油二醚和甘油四醚的化学结构
鞘磷脂
鞘磷脂的结构与甘油磷脂十分相似，也是一种两性分 子，只不过是由神经鞘氨醇代替了甘油。神经鞘氨醇 的氨基被脂酰化以后，形成的化合物就是神经酰胺。
糖脂
糖脂是糖通过它的半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接 而成的化合物。它的非脂部分为糖基，脂部分的醇 是神经鞘氨醇或甘油，由神经鞘氨醇构成鞘糖脂， 甘油醇构成甘油糖脂。其中鞘糖脂和鞘磷脂通称为 鞘脂。 鞘糖脂又分为中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。前者的糖 基无唾液酸成分，通常为单糖、双糖、三糖或寡糖。 如半乳糖神经酰胺（脑苷脂）；后者的糖基含有酸 性的硫酸化糖基或唾液酸。
生物膜的基本结构
生物膜的基本结构是由膜脂和膜蛋白的基本性质 决定的。其最基本的结构骨架是双层的膜脂分子， 简称脂双层结构。
脂双层的结构示意图
磷脂分子自组装形成的几种结构
膜蛋白
膜蛋白是生物膜功能的主要执行者，根据它们在膜上 的性质，可分成外周蛋白、内在蛋白和脂锚定蛋白。
强嗜热古细菌的膜结构
中性鞘糖脂的化学结构
酸性鞘糖脂的化学结构
甘油糖脂的化学结构
萜类
是由若干个异戊二烯单位连接而成，连接的方式 主要是“头尾”相连，也有“尾尾相连” 。
类固醇
类固醇也称甾类，其结构以由3个六元环和1个五元 环融合在一起的环戊烷多氢菲为核心。其中胆固醇 为最重要和最常见的成员，其他甾类几乎都是由它 衍生而来。
生物化学第二章 脂类和生物膜
（一）种类： 1、按脂肪酸种类分： 饱和脂肪酸 如：软脂酸(16C)、 硬脂酸(18C)。 不饱和脂肪酸 如：油酸、亚油酸。
（二）命名
脂肪酸的俗名主要反映其来源和特点。系统名反映其碳原 子数目、双键数和位置。如：硬脂酸的系统名是十八烷酸， 用18：0表示，其中“18”表示碳链长度，“0”表示无双键； 油酸是十八碳-9-烯酸，用18：1 Δ9c表示，“1”表示有一 个双键。反油酸用18：1Δ9,trans表示。 天然脂肪酸中的双键多为顺式结构，少数为反式结构， 如：反油酸等。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。
另外，根据是否能被碱水解而产生皂，分为皂化 脂质和不可皂化脂质。非皂化脂 包括类固醇、萜 类和前列腺素类。 不含脂肪酸，不能被碱水解。 根据脂质在水中和水界面上的行为分为：非极性 和极性。
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 磷脂、糖脂、胆固醇等极性脂是构 成生物膜的重要组分； （3）活性脂质 具营养、代谢及调节功能；与细胞 识别、种特异性、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 性维生素是脂类得的衍生物。
（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
（四）脂肪酸盐与乳化作用
脂肪酸盐属于Ⅲ类极性脂质，具有亲水基团和疏水基 团，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硫酸钠 （SDS）。
脂类与生物膜
2A
9
10 B 8
3 4
HO
5
7
6
胆固醇
二、固醇类
1.胆固醇——甾体活性物质前体 存在于动物细胞和组织中，属两性分子。 胆固醇与长链脂肪酸形成的胆固醇酯是血浆蛋白及
细胞外膜的重要组分。 参与神经兴奋传导、脂类代谢，也是一些类固醇物
质的前体物质； 测定：与毛地黄糖苷结合生成沉淀； 三氯甲烷溶液中与乙酸酐、浓硫酸作用呈蓝绿色，
皂化值=56.1Vc/m V为滴定用HCl体积,mL；c为HCl的浓度；56.1为
KOH的相对分子质量；m为测定所用油脂质量。
二、油脂的性质
皂化值的大小可以推知脂肪中所含脂肪酸的平 均相对分子质量。
5g三酰甘油需要0.5mol/L KOH 36.0mL才能使之 完全水解并将其脂肪酸转变为肥皂。试计算样 品中脂肪酸的平均相对分子质量。
内吞作用 胰岛素的作用
氧化磷酸化
吞噬作用
脂质体（liposome）
脂质体可用于转基因或制备的药物，它可以 与细胞膜融合，将药物送入细胞内部。
本章小结
脂类的结构组成和油脂的性质； 生物膜的组成和结构； 生物膜的功能和特性。
谢谢大家
生产计划部
必需脂肪酸（ essential fatty acid ）
必需脂肪酸是哺乳动物生长所必需的、而体内又 不能合成的脂肪酸必须从食物中获得 。如亚油酸 和-亚麻酸。 植物能够合成亚油酸和-亚麻酸，所以植物是这 些脂肪酸的最初来源。
脂肪的存在形式
不饱和脂肪酸的加成反应
与氢或卤素起加成反应，生成饱和脂肪酸。 可用于推断油脂中脂肪酸的不饱和程度，用碘值
颗粒使之均匀地分散在水中。
二、油脂的性质
4.自动氧化——脂肪的自动氧化及其防止 油脂在空气中暴露过久，就会产生一种难闻的臭
9
10 B 8
3 4
HO
5
7
6
胆固醇
二、固醇类
1.胆固醇——甾体活性物质前体 存在于动物细胞和组织中，属两性分子。 胆固醇与长链脂肪酸形成的胆固醇酯是血浆蛋白及
细胞外膜的重要组分。 参与神经兴奋传导、脂类代谢，也是一些类固醇物
质的前体物质； 测定：与毛地黄糖苷结合生成沉淀； 三氯甲烷溶液中与乙酸酐、浓硫酸作用呈蓝绿色，
皂化值=56.1Vc/m V为滴定用HCl体积,mL；c为HCl的浓度；56.1为
KOH的相对分子质量；m为测定所用油脂质量。
二、油脂的性质
皂化值的大小可以推知脂肪中所含脂肪酸的平 均相对分子质量。
5g三酰甘油需要0.5mol/L KOH 36.0mL才能使之 完全水解并将其脂肪酸转变为肥皂。试计算样 品中脂肪酸的平均相对分子质量。
内吞作用 胰岛素的作用
氧化磷酸化
吞噬作用
脂质体（liposome）
脂质体可用于转基因或制备的药物，它可以 与细胞膜融合，将药物送入细胞内部。
本章小结
脂类的结构组成和油脂的性质； 生物膜的组成和结构； 生物膜的功能和特性。
谢谢大家
生产计划部
必需脂肪酸（ essential fatty acid ）
必需脂肪酸是哺乳动物生长所必需的、而体内又 不能合成的脂肪酸必须从食物中获得 。如亚油酸 和-亚麻酸。 植物能够合成亚油酸和-亚麻酸，所以植物是这 些脂肪酸的最初来源。
脂肪的存在形式
不饱和脂肪酸的加成反应
与氢或卤素起加成反应，生成饱和脂肪酸。 可用于推断油脂中脂肪酸的不饱和程度，用碘值
颗粒使之均匀地分散在水中。
二、油脂的性质
4.自动氧化——脂肪的自动氧化及其防止 油脂在空气中暴露过久，就会产生一种难闻的臭
第二章脂质
苯等提取，膜脂可用乙醇或甲醇提取，组织用氯仿：甲醇：水 （1：2：0.8）匀浆，再加入过量水，离心后脂质存在于下相 氯仿层。 （二）脂质的色谱分离
可用硅胶柱层析将脂质分为非极性（氯仿）、极性（丙 酮）、荷电（甲醇）等多个组分，也可以用HPLC或TLC分离 （罗丹明或碘蒸汽显色）。 （三）混合脂肪酸的气液色谱分析
二、脂肪酸
（一） 脂肪酸的种类(见表2-2) 其中棕榈酸（16：0）、硬脂酸（18：0）、棕榈油酸
（16：1 ，△9 ）、油酸（18：1 ，△9 ）、芥子酸（22：1, △13 ）、亚油酸（18：2）、α-亚麻酸（18：3，△9，12， 15 ）、γ-亚麻酸（18：3，△6，9，12）、花生四稀酸（18： 3，△5，8，11，14）、 EPA(20：5 ，△5，8，11，14，17）和DHA (22：6,△4，7，10，13，16，19）等较重要。 （二）天然脂肪酸的结构特点
作业题
1. 第121页第3题； 2. 第121页第4题； 3. 第121页第5题； 4. 第121页第6题； 5. 第121页第8题； 6. 第121页第10题； 7. 第121页第11题； 8. 第121页第13题（答案：40%载脂蛋白，60%脂质）； 9. 第121页第14题；
1.碳原子数多为偶数； 2.单不饱和脂肪酸的双键多在第9位,第2和第3个双键 多在第12和第15位； 3.双键多为顺式,少数为反式。
(三)脂肪酸的理化性质 链长则在水中的溶解度低；双键多则熔点低；顺式异构
体的熔点比反式异构体低；可以发生氧化,加成等化学反应。
(四)脂肪酸盐和乳化作用
脂肪酸盐有亲水部分和疏水部分，可以使脂类形成小滴， 分散到水中，可以作为去污剂使用，也可以用于生化实验， 分离膜蛋白会使蛋白质变性失活。
可用硅胶柱层析将脂质分为非极性（氯仿）、极性（丙 酮）、荷电（甲醇）等多个组分，也可以用HPLC或TLC分离 （罗丹明或碘蒸汽显色）。 （三）混合脂肪酸的气液色谱分析
二、脂肪酸
（一） 脂肪酸的种类(见表2-2) 其中棕榈酸（16：0）、硬脂酸（18：0）、棕榈油酸
（16：1 ，△9 ）、油酸（18：1 ，△9 ）、芥子酸（22：1, △13 ）、亚油酸（18：2）、α-亚麻酸（18：3，△9，12， 15 ）、γ-亚麻酸（18：3，△6，9，12）、花生四稀酸（18： 3，△5，8，11，14）、 EPA(20：5 ，△5，8，11，14，17）和DHA (22：6,△4，7，10，13，16，19）等较重要。 （二）天然脂肪酸的结构特点
作业题
1. 第121页第3题； 2. 第121页第4题； 3. 第121页第5题； 4. 第121页第6题； 5. 第121页第8题； 6. 第121页第10题； 7. 第121页第11题； 8. 第121页第13题（答案：40%载脂蛋白，60%脂质）； 9. 第121页第14题；
1.碳原子数多为偶数； 2.单不饱和脂肪酸的双键多在第9位,第2和第3个双键 多在第12和第15位； 3.双键多为顺式,少数为反式。
(三)脂肪酸的理化性质 链长则在水中的溶解度低；双键多则熔点低；顺式异构
体的熔点比反式异构体低；可以发生氧化,加成等化学反应。
(四)脂肪酸盐和乳化作用
脂肪酸盐有亲水部分和疏水部分，可以使脂类形成小滴， 分散到水中，可以作为去污剂使用，也可以用于生化实验， 分离膜蛋白会使蛋白质变性失活。
脂质和生物膜
（三）、脂质的生物学作用
贮藏物质/能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮 存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利 用。 提供给机体必需脂成分 （1）必需脂肪酸 （2）生物活性物质 激素、胆固醇、维生素等。
生物体结构物质 （1）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含的磷脂都 集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。 （2）保护作用 脂肪组织较为柔软，存在于各重要 的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作 用。 用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化 的治疗等。
水解作用
Glycerophospholipid Degradation: One of the Effects of Snake Venoms
几种常见的甘油磷脂：
各种动物组织﹑脏器中都含有丰富的磷脂酰胆碱。
可以控制动物机体代谢，防止脂肪肝的形成。
来自于血小板和损伤组织， 可以引起损伤组织表面凝血酶原 的活化，引发凝血过程，促进伤 口愈合。
△9
（二）、天然脂肪酸的结构特点
1. 天然脂肪酸骨架的碳原子数 目几乎全部为偶数，这是因 为在生物体内脂肪酸是以二 碳单位（乙酰CoA的形式）从 头合成的。奇数碳原子的脂 肪酸在陆地生物中含量极少， 某些海洋生物中则有相当量 的存在。 2.天然脂肪酸碳骨架长度4-36 个碳原子，多数为12-24个碳， 16和18个碳最为常见，低于 14碳的脂肪酸主要存在与乳 脂中。
—CH＝CH－ Ni 加氢 —CH2－CH2－
油脂中的双键氢化可制造人造黄油；
B．卤化
油脂中不饱和双键与卤素发生加成反应，生产卤代脂肪酸， 称为卤化作用。 •卤化反应中吸收卤素的量反映了不饱和键的多少。通常用 碘值(价)（ionine value） 来表示油脂的不饱和程度。 碘值（价）:100g脂肪能吸收碘的g数,用来表示油脂的不饱 和程度。
第二章 脂质和生物膜期末复习样题
第二章脂质和生物膜样题一、选择题1.在情况下，机体能量的提供主要来自脂肪。
（）A、空腹B、禁食（饥饿）C、餐后D、剧烈运动2.下列是脂肪酸（）A、顺丁烯二酸B、亚麻酸C、苹果酸D、琥珀酸3.等质量的脂肪、糖、蛋白质、核酸在生物体内完全氧化所释放的能量最多的是（）A、脂肪B、糖C、蛋白质D、核酸4.在室温下，含不饱和脂肪酸较多的脂类其物理状态多为（）A、液态B、固态C、液态和固态共存D、气态5.鞘脂类分子组成成分是（）A、一分子脂肪酸、一分子鞘氨醇或其衍生物、一分子极性头醇。
B、一分子脂肪酸、一分子甘油、一分子磷酸和胆碱。
C、三分子脂肪酸、一分子甘油。
D、两分子脂肪酸、一分子甘油和一分子糖。
6.鞘磷脂类分子的极性头是。
（）A、磷脂胆碱或磷酰乙醇胺B、脂肪酸C、磷酸D、胆碱或乙醇胺7.鞘脂类与磷酸甘油酯的区别在于分子组成中（）A、前者不含甘油，后者含甘油B、前者分子中有极性头和非极性头，而后者没有C、前者含脂肪酸，后者不含。
D、后者含脂肪酸，前者不含。
8.脂肪的碱水解称为。
（）A、酯化B、还原C、皂化D、氧化9.固醇类化合物结构的特点是含的衍生物。
（）A、环戊烷多氢菲B、环戊烷的菲类化合物C、环己烷多氢蒽D、环己烷多氢菲10.下列化合物中，是磷脂（）A、神经鞘磷脂B、油酸C、脂肪D、脑苷脂11.下列化合物中，不是磷脂（）A、脑磷脂B、卵磷脂C、缩醛磷脂D、脑苷脂12.下列磷脂中，哪些含有胆碱？（多项选择题）（）A、卵磷脂B、脑磷脂C、心磷脂D、神经鞘磷脂二、判断题1.皂化值越大，脂肪酸的平均分子量越大。
（）2.动物体中花生四烯是由亚油酸合成的。
（）3.脂肪和胆固醇都属于脂类化合物，它们的分子中都含有脂肪酸。
（）4.顺式和反式油酸均是天然存在的脂肪酸。
（）5.胆汁酸是固醇的衍生物，是一种重要的乳化剂。
（）6.氧自由基及羟自由基作用于脂肪酸双键时产生过氧化物。
（）7. 脂双层中磷脂当中的脂肪酸链越短越有利于其所构成的生物膜的流动性。
脂类化学与生物膜生物化学习题汇编
目录第二章脂类化学和生物膜2一、填空题2二、是非题2三、选择题3四、问答题8五、计算题9第二章脂类化学和生物膜一、填空题1、脂类是由( )[和( )等所组成的酯类及其衍生物。
2、脂类化合物具有以下三个特征( )、( )、( )。
3、固醇类化合物的核心结构是( )。
4、生物膜主要由( )和( )组成。
5、生物膜的厚度大约为( )。
6、膜脂一般包括( )、( )和( )，其中以( )为主。
7、膜蛋白按其与脂双层相互作用的不同可分为( )与( )两类。
8、生物膜的流动性主要是由( )、( )和(或)( )所决定的，并且受温度的影响。
9、细胞膜的脂双层对( )的通透性极低。
10、脂质体是( )。
11、基础代谢为7530kJ 的人体，若以脂肪为全部膳食，每天需要( )g 脂肪。
12、磷脂酰胆碱(卵磷脂)分子中( )为亲水端，( )为疏水端。
13、磷脂酰胆碱(卵磷脂)是由( )、( )、( )和( )组成。
14、脑苷脂是由( )、( )和( )组成。
15、神经节苷脂是由( )、( )、( ) 和( )组成。
16、低密度脂蛋白的主要生理功能是( )；17、乳糜微粒的主要生理功能是( )。
18、生物膜内地蛋白质( )氨基酸朝向分子外侧，而( )氨基酸朝向分子内侧。
二、是非题1、自然界中常见的不饱和脂酸多具有反式结构。
2、磷脂是中性脂。
3、磷脂一般不溶于丙酮，根据这个特点可将磷脂和其他脂类化合物分开。
4、不同种属来源的细胞可以互相融合，说明所有细胞膜都由相同的组分组成。
5、原核细胞的细胞膜不含胆固醇，而真核细胞的细胞膜含有胆固醇。
6、质膜上糖蛋白的糖基部位于膜的外侧。
7、细胞膜类似于球蛋白，有亲水的表面和疏水的内部。
8、细胞膜的内在蛋白通常比外周蛋白疏水性强。
9、缩短磷脂分子中脂酸的碳氢链可增加细胞膜的流动性。
10、某细菌生长的最适温度是25℃，若把此细菌从25℃移到37℃的环境中，细菌细胞膜的流动性将增加。
11、细胞膜的两个人表面(外表面、内表面)有不同的蛋白质和不同的酶。
第2章、脂类化合物(脂质和生物膜)
• 磷脂：非脂成分是磷酸和含氮碱(如胆碱、乙醇胺)。因醇成分的不 同，分为甘油磷脂和 鞘氨醇磷脂
• 糖脂: 非脂成分是糖。因醇成分的不同，分为：鞘糖脂和甘油糖脂
3 衍生脂质(derived lipid):由单纯脂质和复合脂质衍生而来， 包括：取代烃，固醇类（甾类），萜和其他脂质
(三）脂质按生物学功能分类
2. 甘油三酯的物理性质 P93
• 溶解度：水不溶性，也无形成高度分散的倾向，甘油二酯 和甘油单酯含-OH，可形成高度分散态。 • 熔点：由脂肪酸组成决定，随饱和脂肪酸数目及碳链长度 的增加而增加。
• 光学性质：甘油本身无光学活性，C1及C3的脂肪酸不同时， C2为不对称碳，有光学活性。 • 颜色和气味：是无色、无嗅、无味的稠性液体或蜡状固体。
第2章、脂质和生物膜
一、脂类的概述
（一）脂质的概念
脂质（lipid，脂类或类脂)，是一类低溶于水而高溶于非 极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是 脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。
脂质是生物体的一大类重要的有机化物，脂类包括的范围 很广，这些物质不但化学成份和化学结构有很大差异，而且具 有不同的生物学功能。
（一）脂肪酸概述 （ fatty acid)
1、存在：多结合，少游离，形成甘油三酯、磷脂、糖脂等
2、分类
饱和脂肪酸
脂肪酸
不饱和脂肪酸
单不饱和脂肪酸：含一个双键 多不饱和脂肪酸：含2个或2个以上双键
3、命名： 有俗名和系统命名两种,脂肪酸的俗名主要反映其
来源和特点。系统名反映其碳原子数目、双键 数和位置。
苏州大学 2006
不饱和脂肪酸的合成
• 不饱和脂肪酸的合成分成有氧机制（脱氢途径） 和无氧机制（脱水途径）。 1、需氧途径（存在于真核生物中）
• 糖脂: 非脂成分是糖。因醇成分的不同，分为：鞘糖脂和甘油糖脂
3 衍生脂质(derived lipid):由单纯脂质和复合脂质衍生而来， 包括：取代烃，固醇类（甾类），萜和其他脂质
(三）脂质按生物学功能分类
2. 甘油三酯的物理性质 P93
• 溶解度：水不溶性，也无形成高度分散的倾向，甘油二酯 和甘油单酯含-OH，可形成高度分散态。 • 熔点：由脂肪酸组成决定，随饱和脂肪酸数目及碳链长度 的增加而增加。
• 光学性质：甘油本身无光学活性，C1及C3的脂肪酸不同时， C2为不对称碳，有光学活性。 • 颜色和气味：是无色、无嗅、无味的稠性液体或蜡状固体。
第2章、脂质和生物膜
一、脂类的概述
（一）脂质的概念
脂质（lipid，脂类或类脂)，是一类低溶于水而高溶于非 极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是 脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。
脂质是生物体的一大类重要的有机化物，脂类包括的范围 很广，这些物质不但化学成份和化学结构有很大差异，而且具 有不同的生物学功能。
（一）脂肪酸概述 （ fatty acid)
1、存在：多结合，少游离，形成甘油三酯、磷脂、糖脂等
2、分类
饱和脂肪酸
脂肪酸
不饱和脂肪酸
单不饱和脂肪酸：含一个双键 多不饱和脂肪酸：含2个或2个以上双键
3、命名： 有俗名和系统命名两种,脂肪酸的俗名主要反映其
来源和特点。系统名反映其碳原子数目、双键 数和位置。
苏州大学 2006
不饱和脂肪酸的合成
• 不饱和脂肪酸的合成分成有氧机制（脱氢途径） 和无氧机制（脱水途径）。 1、需氧途径（存在于真核生物中）
生化总结
第二章脂质和生物膜（一）脂类脂类是一类低溶于水高溶于非极性有机溶剂的生物分子。
化学本质：脂肪酸和醇形成的酯类生物学功能：1，生物膜的结构组分2，能量储存形式3，激素，维生素，色素的前体4，生长因子5，抗氧化剂6，化学信号7，信号识别与免疫8，保温，机械压力。
1.脂肪酸种类：饱和和不饱和脂肪酸脂肪酸盐和乳化作用必须脂肪酸：由食物提供，自身不能合成的脂肪酸成为必须脂肪酸，包括：亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸2，三酰甘油和蜡动植物油脂的化学本质是酰基甘油（主要是三酰甘油）3.脂质过氧化作用脂质过氧化作用对机体的损伤4，磷脂生物膜的重要组分，甘油磷脂和鞘磷脂5，固醇衍生物胆固醇可转化为雄激素，雌激素，糖皮质激素，盐皮质激素，维生素D；在肝脏转化为胆汁酸，乳化油脂。
６，脂蛋白（lipoproteion）脂质和蛋白质一非极性共价键结合血浆脂蛋白的分类：乳糜微粒从小肠转运三酰甘油，胆固醇到血浆极低密度脂蛋白（VLDL）从肝脏到组织中间密度脂蛋白（IDL）低密度脂蛋白（LDL）至外围组织调节胆固醇从头合成高密度脂蛋白（HDL）转送到VLDL或LDLLDL高，HDL低易患冠心血管疾病7，脂质的提取，分离薄层层析或气液色谱分离8，生物膜的组成性质蛋白质，脂质，糖类膜脂:磷脂双层生物膜的基质糖脂分子识别胆固醇调节流动性膜脂多态性调节胞吞，外排，细胞融合，9，生物膜的分子结构生物膜的作用力：静电力，疏水力，范德华力主要特征: 组分的不对称分布，生物膜的流动性流动镶嵌模型第三章蛋白质1.氨基酸的化学反应（1）a-氨基的反应与亚硝酸反应：生成氮气，定量测定氨基酸与酰化试剂的反应：弱碱条件下，与酰氯或酸酐发生作用，氨基被酰基化。
羟基化反应：Sanger反应（2，4—二硝基氟苯，DNFB或FDNB）生成DNP—氨基酸（黄色），层析法鉴定测定N末端氨基酸Edman反应：PITC 测定N末端氨基酸。
西佛碱反应（Schiff）:a-氨基与醛类反应生成西佛碱。
脂质与生物膜 (2)
鞘磷脂
一组由磷酰胆碱(少数为磷酰乙醇胺)结合神 经酰胺组成的磷脂。是神经组织各种膜和 红细胞膜的主要结构脂质之一。
。
膜的基本结构——脂质双层（Lipid bilayer）
water
water
微团
双分子层
脂质体
糖脂（glycolipid）
糖脂是糖和脂质的复合体。 糖脂的含量占膜脂总量的5%以下，在神经细胞 质膜上糖脂含量较高，占到5%～10%。 可分为两类：糖鞘氨酯和糖甘油酯。 糖鞘氨酯是由鞘氨醇、脂肪酸及糖类组成，分 布较广，几乎所有动物细胞膜都有，特别是神 经细胞含量丰富。
生物膜是细胞及细胞器的屏障
1. 生物膜的化学组成
所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质 组成，尚含有少量糖、金属离子和水。
1.1 膜脂（脂质）
磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）
糖脂 胆固醇
1、构成生物膜的主要物质
（1）脂质
脂质是构成生物膜最基本的结构物质 脂质包括磷脂（甘油磷脂、鞘氨醇磷 脂）、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为 主要成分。
1.3 膜糖
生物膜中的寡糖链在信息传递和细胞的相互识别方面有重要 作用。 生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜蛋白结合， 少数与膜脂结合。 糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。
糖蛋白上的 寡糖链总是 指向细胞的 外面
胞外
胞液
生物膜上各种化学组成之间的关系
二、生物膜的结构
（一）脂质双层流动镶嵌模型：突出了膜的
磷脂
甘油磷脂 鞘磷脂 结构特点： 亲水头部(hydrophilic head) ：由磷酸相连的 取代基团(含氨碱或醇类)构成 疏水尾部(hydrophobic tail)：由脂肪酸链构 成的。 在生物膜中磷脂的亲水头位于膜表面，而疏水 尾位于膜内侧
第二章生物膜及其物理特性
乙醇胺）、磷脂酰丝氨酸和鞘磷酸，还有磷脂
酰肌醇，数量虽少，但其功能也很重要。
磷脂 Glycerophospholipids
• 主要是磷酸甘油二脂。 甘油中第1，2位碳原 子与脂肪酸酯基（主 要是含16碳的软脂酸 和18碳的油酸）相连， 第3位碳原子则与磷 酸酯基相连。不同的 磷脂，其磷酸酯基组 成也不相同。
内在蛋白
影响膜蛋白运动的因素 膜蛋白的运动受到很多因素的控制，如温 度；在极性细胞中还被某些特殊的结构（如紧 密连接）限定在细胞表面的某个区域。此外， 一种蛋白的移动可影响其他蛋白也跟着移动， 这是因为在质膜表面和细胞质中的细胞骨架相 联系，这些微管和微丝的活动对质膜以及膜中 蛋白的移动有一定影响。例如红细胞膜下血红 蛋白等膜骨架影响带Ⅲ蛋白、血型糖蛋白等膜 蛋白的流动，如果用高离子强度处理血影，血 影蛋白消失，带Ⅲ蛋白流动增强。
链)，另一条烃链不含双键(为饱和链)。烃链的
长短及饱和状态不同，可影响膜的流动性。
甘油磷脂结构
X=
磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine )
-X
X=
磷脂酰胆碱(Phosphatidylchiine )
X=
磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol )
X=
磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine )
卵磷脂的结构
磷脂的特点
• 磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性的 脂肪酸链，是优良的两亲性分子 • 磷脂分子在水溶液中，由于水分子的作用，能 够形成双层脂膜结构或微团结构 • 磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。 • 磷脂的这种性质，使它具有形成生物膜（双层 脂膜）的特性。
2.2.2 糖脂 Glycosphingolipids
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蛋白的作用象个“门”，它们可以 呈现出面向外或面向内的构象。当处于面向 外构象的蛋白质结合一个特异的分子或离子 后，经过构象转换变成面向内的构象，被转 运的分子就在膜的内表面释放，然后转运蛋 白又重新转换为面向外构象。 • 转运蛋白构象的改变往往是被结合的转运物 质激发的（葡萄糖）。在主动运输中，构象 的改变是被ATP的水解或其它能源驱动的（Na+, K+）。
甘油磷脂举例：
• 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
B、鞘磷脂
• 鞘脂的结构骨架 是鞘氨醇，它是 一个无分支的C18 醇，在C4和C5之 间有一反式双键。 • 神经酰胺由一个 通过酰胺键与鞘 氨醇的C2氨基连 接的脂肪酸构成。 是所有鞘脂代谢 的前体。
• 胆碱鞘磷脂是由连接 在神经酰胺C1羟基上 的磷酰胆碱组成的。 可以看出，鞘磷脂是 两性分子，与磷脂酰 胆碱很相似，因为二 者都含有胆碱、磷酸 和两个长的疏水尾巴。 鞘磷脂存在于大多数 哺乳动物细胞的质膜 内，是包围着某些神 经细胞的髓鞘的主要 成分。
2、酸败与自动氧化
• 油脂长期暴露在空气中会产生酸臭味， 这种现象称为酸败 。 • 原因是油脂受空气和光照作用，部分发 生分解，不饱和脂肪酸被氧化成为醛或 酮以及羧酸，产生酸臭味。 （自动氧 化） • 酸值：KOH（mg）/油脂（g）
3、加成反应与碘值
• 油脂中的不饱和双键可以与H2、I2、HCl、 Cl2等发生加成反应 。
2.2.1、生物膜的组成
• 主要由脂质（主要是磷脂、糖脂和胆 固醇）、蛋白质（包括酶）和糖类组 成，
• 生物膜的组成，因膜的种类不同而有 很大的差别。
A、脂质
• 一个典型的生物膜含有磷脂、 糖脂和胆固醇。 • 由于磷脂和糖脂含有两条烃链 尾巴，可以精巧的组装成脂双 层。 • 脂双层内的脂分子的疏水尾巴 指向双层内部，亲水头部与每 一面的水相接触。脂双层倾向 于闭合形成球形结构。
• 三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三脂， 因为不带电荷，于是又称中性脂。
三酰甘油的物理性质
• 颜色与气味：无色、无味、无嗅 • 溶解度：不溶于水，而溶于乙醇、乙醚、 氯仿、表面活性剂等 • 熔点：天然油脂没有固定的熔点，只有 一个大概范围。熔点由脂肪酸的饱和性 决定 • 构型：都是L-型（规定）。
化学性质
2.2.2、生物膜的分子结构
外周膜蛋白
内在膜蛋白
脂双层
流动镶嵌模型的描述
• 膜蛋白看上去象是圆形的“冰山”漂浮 在高度流动的脂双层“海”中。内在膜 蛋白插入或跨越脂双层，与疏水内部接 触。外周膜蛋白与膜表面松散连接。生 物膜是一个动态结构，即膜中的蛋白质 和脂可以快速的在双层的每一层内，侧 向扩散。
脂双层的应用——脂质体 （liposome）
• 磷脂分子在水溶液中自发形成脂双层，并自我 封合成双层微囊，称为脂质体（liposome）。 • 作为一种人造的微囊，用来向细胞或人体器官 传送疫苗、麻醉药、酶或其它物质。
B、膜蛋白
• 生物膜中存在两种类型的膜蛋白：内在 膜蛋白、外周膜蛋白 • 内在膜蛋白也称内嵌膜蛋白，含有嵌入 脂双层疏水部位的疏水区。有些内在膜 蛋白横跨脂双层。 • 外周膜蛋白通常通过离子键或氢键与膜 脂的极性头部或内在膜蛋白结合。
• 卤化反应中吸收卤素的量反应不饱和键 的多少。通常用碘值表示不饱和度。 • 碘值：100g油脂卤化是吸收碘的克数。
2.1.3、磷脂
• 磷脂是重要的两亲物质，它们是生物膜 的重要组分、乳化剂和表面活性剂 • 磷脂有两类：甘油磷脂和鞘磷脂。
A、甘油磷脂
• 甘油磷脂也称磷酸 甘油脂。最简单的 磷酸甘油脂是由 sn-甘油-3-磷酸衍 生而来
生物膜的两个主要特征
• 1、膜组份的不对称分布性 • 2、生物膜的流动性
膜组分的不对称分布性
• 脂在生物膜的内层和外层分布呈不对称性。 以人红细胞质膜为例，鞘磷脂和磷脂酰胆碱 占了外膜总脂含量的80%以上；而在内膜上， 占优势的是磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸。
• 膜蛋白在膜两侧的分布也是不对称的。 有的蛋白质镶嵌在脂双层表面，有的则 部分或全部嵌入其内部，有的则横跨整 个膜。
1、水解与皂化
• 三脂酰甘油能在酸、碱或脂酶的作用下水解为 脂肪酸和甘油。 • 如果在碱溶液中水解，产物之一是脂肪酸的盐 类，俗称皂；油脂的碱水解作用称为皂化作用。 • 皂化1g油脂所需的KOH mg数称为皂化值。皂化 值是三酰甘油中脂肪酸平均链长即三酰甘油 （TG）平均相对分子量的量度
TG平均Mr = 3×56×1000 皂化值
第二章 脂质和生物膜
第一部分 脂质
• 脂的概念：是一类不溶于水而高溶于乙醚、 氯仿、苯等非极性有机溶剂的化合物，其化 学本质是脂肪酸和醇形成的酯类及其衍生物。 • 脂的分类： • 单纯脂：脂肪酸与醇类形成的酯，甘油 酯、蜡 • 复合脂：甘油磷脂、鞘磷脂、糖脂。 • 前体及衍生脂：高级脂肪酸、甘油、固 醇、萜类、维生素ADEK、前列腺素、脂蛋白 等。
B、协助扩散也是一个热力学自发过 程，但需要转运蛋白的协助
• 许多物质通过简单扩散过程穿过生物膜 的速率远不能满足维持生命活动的需要， 实际上，小分子的跨膜运输大都是通过 专一性运输蛋白的作用实现的。 • 转运蛋白具有两个基本特点：1）它们 只在热力学允许的方向上帮助小分子的 运输；2）它们对要转运的分子具有很 强的亲和性和专一性。
2.1.4、糖质
• 糖脂是指糖通过半 缩醛羟基以糖苷键 与脂质连接的化合 物。 • 脑苷脂是含有一个 单糖残基的糖鞘脂， 该单糖通过β-糖 苷键与神经酰胺相 连。
2.1.5、类固醇
• 类固醇是环戊烷多氢菲的衍生物，是真 核生物中常见的第三类膜脂。
• 胆固醇是动物体内含量最多的一种类固 醇。
C、主动运输需要供给能量
• 主动运输可以逆浓度梯度转运，但需要 能量。 • 主动运输可以利用不同形式的能源，常 用的是 ATP。离子转运ATP酶是一大类 ATP驱动离子转运蛋白，几乎存在于所 有细胞器官中，它们的作用是制造和维 持跨质膜和细胞内器官的离子浓度梯度。
主动运输的特点
• • • • • 1、专一性 2、运输速度可达到“饱和”状态 3、方向性 4、选择性抑制 5、需要提供能量
从热力学的观点看，物质的跨膜运输有 两种形式： • 被动运输 被动扩散、协助扩散（facilitated diffusion） • 主动运输
A、简单扩散是一个热力学自发过程， 不需要转运系统或分子的协助
• 疏水的、小的、不 带电荷的分子可以 自由的扩散通过脂 双层。 • 极性和带电荷的物 质不易通过脂双层。
2、天然脂肪酸的双键都是顺式构 型
亚油酸，cis- 9,12-十八 碳二烯酸，18:2 Δ9c,12c
• 人体及哺乳动物不能向脂肪酸引入超过 Δ9的双键，因而不能合成亚油酸和亚麻 酸。因为这两种脂肪酸对人体功能是必 不可少的，但必须由膳食提供，因此被 称为必需脂肪酸。
饱和脂肪酸
必需脂 肪酸
2.1.2、三酰甘油
一些重要的类固醇激素
第二部分 生物膜
生物膜的功能
• • • • • • • 1、将内含物与外环境分开 2、物质的运输 3、能量的转换 4、细胞的运动 5、繁殖 6、信号传递 7、与临近分子或细胞的相互作用
• 2.2.1、生物膜的组成 • 2.2.2、生物膜的分子结构
• 2.2.3、生物膜的物质运输—— 跨膜转运
• 磷脂酸的磷酸基进 一步被一个极性醇 （X-OH）酯化，形 成各种常见甘油磷 脂
X
特性：
• 甘油磷脂属于两亲脂质，是生物膜的主 要成分。 • 在生理条件下，许多甘油磷脂的极性头 基带有净电荷。 • 甘油磷脂的脂键和磷酸二酯键能被磷脂 酶专一性水解。
磷脂酶A1和A2分别特异 地催化甘油磷脂中C-1 和C-2位置酯键的水解。 由磷脂酶A作用产生的 高浓度的溶血磷脂 （lysophosphoglycer ides）可能会破坏细胞 膜，其它两种磷脂酶C 和D，磷脂酶C催化甘油 和磷酸之间的键的水解， 释放出二脂酰甘油，磷 脂酶D催化甘油磷脂水 解生成磷脂酸
生物膜的流动性
• 组成生物膜的脂和蛋白处于快速的运 动之中。 • 一个典型蛋白质分子在生物膜上的侧 向扩散速率约为μm/min；而磷脂的 侧向扩散速率约为μm/s。 • 与侧向扩散相反，脂质（或蛋白质） 从膜的一面翻转到另一面的速率非常 缓慢。
通过细胞膜融合实验证明生物膜运动 性的示意图
带有特异性蛋白和不同 荧光标记的不同细胞
穿膜蛋白含有跨越脂双层的疏水区
• 一般具有跨膜多肽区的内在膜蛋白称为 穿膜蛋白。这是参与跨膜转运和信号传 递的蛋白质必须具备的特征。 • 单次跨膜蛋白：具有唯一一个跨膜的肽 段。 • 多次跨膜蛋白：具有几个跨膜肽段。转 运蛋白大多是多次跨膜蛋白。
C、糖类
• 生物膜中的糖类大多与 膜蛋白结合。 • 血型糖蛋白A，是生物化 学中第一个被研究的穿 膜糖蛋白。 • 它的穿膜结构域是一个 非常像含有19个疏水氨 基酸残基的α-螺旋。 • 细胞外部残基上还连有 许多亲水性寡糖，这些 寡糖的种类和位置决定 了人的血型。
融合初期
37°C保温40min后
2.2.3、跨膜转运
• 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，同时将细 胞生成的产物输出，并排出废物的过 程叫做跨膜转运。 • 在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜 起着重要的调控作用。
• 葡萄糖首先与转运 蛋白（GLUT1）的 面向外构象结合， 然后当转运蛋白构 象改变时，葡萄糖 跨过脂双层。在面 向细胞质一侧，葡 萄糖脱离转运蛋白， 进入细胞质，而转 运蛋白又变回起始 构象。
Na+,K+的跨膜运输
Na+,K+的 跨膜运输
8、 7、 6、 5、 4、 3、 2、与 1、 • Na+,K++的亲 +存 在K,K K+的亲 酶的构 钠结合 Na结合 ATP酶+在下， 同时Na 和性降 象发生 后可以 ATP酶 通过水 + 低。K ATP酶 释放 低，同 变化， 将ATP 在膜内 解ATP + 释放， K + + +的 去磷酸 时K被运 Na被运 的末端 有钠的 提供的 同时Na 化 输到膜 的磷酸 高亲和 能量主 + 的高亲 内 外 基团转 性位点 动向外 和性位 暴露 移到酶 运输Na+, 点暴露 上 输入K+
甘油磷脂举例：
• 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
B、鞘磷脂
• 鞘脂的结构骨架 是鞘氨醇，它是 一个无分支的C18 醇，在C4和C5之 间有一反式双键。 • 神经酰胺由一个 通过酰胺键与鞘 氨醇的C2氨基连 接的脂肪酸构成。 是所有鞘脂代谢 的前体。
• 胆碱鞘磷脂是由连接 在神经酰胺C1羟基上 的磷酰胆碱组成的。 可以看出，鞘磷脂是 两性分子，与磷脂酰 胆碱很相似，因为二 者都含有胆碱、磷酸 和两个长的疏水尾巴。 鞘磷脂存在于大多数 哺乳动物细胞的质膜 内，是包围着某些神 经细胞的髓鞘的主要 成分。
2、酸败与自动氧化
• 油脂长期暴露在空气中会产生酸臭味， 这种现象称为酸败 。 • 原因是油脂受空气和光照作用，部分发 生分解，不饱和脂肪酸被氧化成为醛或 酮以及羧酸，产生酸臭味。 （自动氧 化） • 酸值：KOH（mg）/油脂（g）
3、加成反应与碘值
• 油脂中的不饱和双键可以与H2、I2、HCl、 Cl2等发生加成反应 。
2.2.1、生物膜的组成
• 主要由脂质（主要是磷脂、糖脂和胆 固醇）、蛋白质（包括酶）和糖类组 成，
• 生物膜的组成，因膜的种类不同而有 很大的差别。
A、脂质
• 一个典型的生物膜含有磷脂、 糖脂和胆固醇。 • 由于磷脂和糖脂含有两条烃链 尾巴，可以精巧的组装成脂双 层。 • 脂双层内的脂分子的疏水尾巴 指向双层内部，亲水头部与每 一面的水相接触。脂双层倾向 于闭合形成球形结构。
• 三酰甘油是甘油和脂肪酸形成的三脂， 因为不带电荷，于是又称中性脂。
三酰甘油的物理性质
• 颜色与气味：无色、无味、无嗅 • 溶解度：不溶于水，而溶于乙醇、乙醚、 氯仿、表面活性剂等 • 熔点：天然油脂没有固定的熔点，只有 一个大概范围。熔点由脂肪酸的饱和性 决定 • 构型：都是L-型（规定）。
化学性质
2.2.2、生物膜的分子结构
外周膜蛋白
内在膜蛋白
脂双层
流动镶嵌模型的描述
• 膜蛋白看上去象是圆形的“冰山”漂浮 在高度流动的脂双层“海”中。内在膜 蛋白插入或跨越脂双层，与疏水内部接 触。外周膜蛋白与膜表面松散连接。生 物膜是一个动态结构，即膜中的蛋白质 和脂可以快速的在双层的每一层内，侧 向扩散。
脂双层的应用——脂质体 （liposome）
• 磷脂分子在水溶液中自发形成脂双层，并自我 封合成双层微囊，称为脂质体（liposome）。 • 作为一种人造的微囊，用来向细胞或人体器官 传送疫苗、麻醉药、酶或其它物质。
B、膜蛋白
• 生物膜中存在两种类型的膜蛋白：内在 膜蛋白、外周膜蛋白 • 内在膜蛋白也称内嵌膜蛋白，含有嵌入 脂双层疏水部位的疏水区。有些内在膜 蛋白横跨脂双层。 • 外周膜蛋白通常通过离子键或氢键与膜 脂的极性头部或内在膜蛋白结合。
• 卤化反应中吸收卤素的量反应不饱和键 的多少。通常用碘值表示不饱和度。 • 碘值：100g油脂卤化是吸收碘的克数。
2.1.3、磷脂
• 磷脂是重要的两亲物质，它们是生物膜 的重要组分、乳化剂和表面活性剂 • 磷脂有两类：甘油磷脂和鞘磷脂。
A、甘油磷脂
• 甘油磷脂也称磷酸 甘油脂。最简单的 磷酸甘油脂是由 sn-甘油-3-磷酸衍 生而来
生物膜的两个主要特征
• 1、膜组份的不对称分布性 • 2、生物膜的流动性
膜组分的不对称分布性
• 脂在生物膜的内层和外层分布呈不对称性。 以人红细胞质膜为例，鞘磷脂和磷脂酰胆碱 占了外膜总脂含量的80%以上；而在内膜上， 占优势的是磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸。
• 膜蛋白在膜两侧的分布也是不对称的。 有的蛋白质镶嵌在脂双层表面，有的则 部分或全部嵌入其内部，有的则横跨整 个膜。
1、水解与皂化
• 三脂酰甘油能在酸、碱或脂酶的作用下水解为 脂肪酸和甘油。 • 如果在碱溶液中水解，产物之一是脂肪酸的盐 类，俗称皂；油脂的碱水解作用称为皂化作用。 • 皂化1g油脂所需的KOH mg数称为皂化值。皂化 值是三酰甘油中脂肪酸平均链长即三酰甘油 （TG）平均相对分子量的量度
TG平均Mr = 3×56×1000 皂化值
第二章 脂质和生物膜
第一部分 脂质
• 脂的概念：是一类不溶于水而高溶于乙醚、 氯仿、苯等非极性有机溶剂的化合物，其化 学本质是脂肪酸和醇形成的酯类及其衍生物。 • 脂的分类： • 单纯脂：脂肪酸与醇类形成的酯，甘油 酯、蜡 • 复合脂：甘油磷脂、鞘磷脂、糖脂。 • 前体及衍生脂：高级脂肪酸、甘油、固 醇、萜类、维生素ADEK、前列腺素、脂蛋白 等。
B、协助扩散也是一个热力学自发过 程，但需要转运蛋白的协助
• 许多物质通过简单扩散过程穿过生物膜 的速率远不能满足维持生命活动的需要， 实际上，小分子的跨膜运输大都是通过 专一性运输蛋白的作用实现的。 • 转运蛋白具有两个基本特点：1）它们 只在热力学允许的方向上帮助小分子的 运输；2）它们对要转运的分子具有很 强的亲和性和专一性。
2.1.4、糖质
• 糖脂是指糖通过半 缩醛羟基以糖苷键 与脂质连接的化合 物。 • 脑苷脂是含有一个 单糖残基的糖鞘脂， 该单糖通过β-糖 苷键与神经酰胺相 连。
2.1.5、类固醇
• 类固醇是环戊烷多氢菲的衍生物，是真 核生物中常见的第三类膜脂。
• 胆固醇是动物体内含量最多的一种类固 醇。
C、主动运输需要供给能量
• 主动运输可以逆浓度梯度转运，但需要 能量。 • 主动运输可以利用不同形式的能源，常 用的是 ATP。离子转运ATP酶是一大类 ATP驱动离子转运蛋白，几乎存在于所 有细胞器官中，它们的作用是制造和维 持跨质膜和细胞内器官的离子浓度梯度。
主动运输的特点
• • • • • 1、专一性 2、运输速度可达到“饱和”状态 3、方向性 4、选择性抑制 5、需要提供能量
从热力学的观点看，物质的跨膜运输有 两种形式： • 被动运输 被动扩散、协助扩散（facilitated diffusion） • 主动运输
A、简单扩散是一个热力学自发过程， 不需要转运系统或分子的协助
• 疏水的、小的、不 带电荷的分子可以 自由的扩散通过脂 双层。 • 极性和带电荷的物 质不易通过脂双层。
2、天然脂肪酸的双键都是顺式构 型
亚油酸，cis- 9,12-十八 碳二烯酸，18:2 Δ9c,12c
• 人体及哺乳动物不能向脂肪酸引入超过 Δ9的双键，因而不能合成亚油酸和亚麻 酸。因为这两种脂肪酸对人体功能是必 不可少的，但必须由膳食提供，因此被 称为必需脂肪酸。
饱和脂肪酸
必需脂 肪酸
2.1.2、三酰甘油
一些重要的类固醇激素
第二部分 生物膜
生物膜的功能
• • • • • • • 1、将内含物与外环境分开 2、物质的运输 3、能量的转换 4、细胞的运动 5、繁殖 6、信号传递 7、与临近分子或细胞的相互作用
• 2.2.1、生物膜的组成 • 2.2.2、生物膜的分子结构
• 2.2.3、生物膜的物质运输—— 跨膜转运
• 磷脂酸的磷酸基进 一步被一个极性醇 （X-OH）酯化，形 成各种常见甘油磷 脂
X
特性：
• 甘油磷脂属于两亲脂质，是生物膜的主 要成分。 • 在生理条件下，许多甘油磷脂的极性头 基带有净电荷。 • 甘油磷脂的脂键和磷酸二酯键能被磷脂 酶专一性水解。
磷脂酶A1和A2分别特异 地催化甘油磷脂中C-1 和C-2位置酯键的水解。 由磷脂酶A作用产生的 高浓度的溶血磷脂 （lysophosphoglycer ides）可能会破坏细胞 膜，其它两种磷脂酶C 和D，磷脂酶C催化甘油 和磷酸之间的键的水解， 释放出二脂酰甘油，磷 脂酶D催化甘油磷脂水 解生成磷脂酸
生物膜的流动性
• 组成生物膜的脂和蛋白处于快速的运 动之中。 • 一个典型蛋白质分子在生物膜上的侧 向扩散速率约为μm/min；而磷脂的 侧向扩散速率约为μm/s。 • 与侧向扩散相反，脂质（或蛋白质） 从膜的一面翻转到另一面的速率非常 缓慢。
通过细胞膜融合实验证明生物膜运动 性的示意图
带有特异性蛋白和不同 荧光标记的不同细胞
穿膜蛋白含有跨越脂双层的疏水区
• 一般具有跨膜多肽区的内在膜蛋白称为 穿膜蛋白。这是参与跨膜转运和信号传 递的蛋白质必须具备的特征。 • 单次跨膜蛋白：具有唯一一个跨膜的肽 段。 • 多次跨膜蛋白：具有几个跨膜肽段。转 运蛋白大多是多次跨膜蛋白。
C、糖类
• 生物膜中的糖类大多与 膜蛋白结合。 • 血型糖蛋白A，是生物化 学中第一个被研究的穿 膜糖蛋白。 • 它的穿膜结构域是一个 非常像含有19个疏水氨 基酸残基的α-螺旋。 • 细胞外部残基上还连有 许多亲水性寡糖，这些 寡糖的种类和位置决定 了人的血型。
融合初期
37°C保温40min后
2.2.3、跨膜转运
• 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，同时将细 胞生成的产物输出，并排出废物的过 程叫做跨膜转运。 • 在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜 起着重要的调控作用。
• 葡萄糖首先与转运 蛋白（GLUT1）的 面向外构象结合， 然后当转运蛋白构 象改变时，葡萄糖 跨过脂双层。在面 向细胞质一侧，葡 萄糖脱离转运蛋白， 进入细胞质，而转 运蛋白又变回起始 构象。
Na+,K+的跨膜运输
Na+,K+的 跨膜运输
8、 7、 6、 5、 4、 3、 2、与 1、 • Na+,K++的亲 +存 在K,K K+的亲 酶的构 钠结合 Na结合 ATP酶+在下， 同时Na 和性降 象发生 后可以 ATP酶 通过水 + 低。K ATP酶 释放 低，同 变化， 将ATP 在膜内 解ATP + 释放， K + + +的 去磷酸 时K被运 Na被运 的末端 有钠的 提供的 同时Na 化 输到膜 的磷酸 高亲和 能量主 + 的高亲 内 外 基团转 性位点 动向外 和性位 暴露 移到酶 运输Na+, 点暴露 上 输入K+