生物化学03脂质.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,脂 质,Lipids,-,能量储存,脂肪和油脂富含能量,(highly reduced),-,生物膜组分,两性脂构建质膜脂双层,(amphiphilic),-,机体防护,脂肪层维持体温、蜡质保护体表等,-,代谢调节,固醇类激素调节血压与平滑肌收缩等,-,细胞识别,鞘糖脂糖链的信息作用等,生物学功能,泛指不溶,/,微溶于水而易溶于有机溶剂的各类生物分子,1,脂质主要类型及其相关性,磷 脂,鞘糖脂,2,脂肪酸,是碳氢化物,的衍生物,三脂酰甘油,是脂肪,酸的甘油酯,三脂酰甘油具有,储能及隔层等作用,很多食物都含有三脂酰甘油,蜡质可用作能源和防护,Polar bears use triacylglycerols to survive long periods(8m)of fasting.,1.,能量储存脂质,3,-,脂肪酸是通式为,R-COOH,的单羧酸,-,天然脂肪酸约有100多种，,主要区别为烃链长度、不,饱和度以及双键的位置,-,大多数脂肪酸的,p,K,值为,4.05.0，生理,pH,下可,离子化,(,但游离态的极少,),脂肪酸是碳氢化物的衍生物,basic structure of,fatty acid,(FA),极性头,非,极,性,尾,-,标准命名,将羧基,C,指定为,C,1,，其余的依次编号；,普通命名,中则将与羧基,毗邻的,C,指定为,C,，其余,类推(离羧基最远的末端,C,被特指为,C,),(,cf,.p208),4,t11-1,软脂酸,硬脂酸,棕榈油酸,油酸,亚油酸,亚麻酸,花生四烯酸,最常见的多为具有偶数,C,、链长,1224C,的直链脂肪酸,EFA,哺乳类不能向,FA,引入,9,之后的双键,5,11-2,三酯酰甘油是,脂肪酸的甘油酯,-,R,1,=R,2,=R,3,时为,单纯,三酯酰甘油，反之为,混合型,的,(,常见,),-,C,1,和,C,3,位的,FA,不同时,C,2,即为,C*,-,三酯酰甘油为,中性的,非极性分子,：甘油的-,OH,和,FA,的-,COOH,均以酯键,形式结合而不再解离,硬酯酰,亚油酰,软酯酰,(,cf,.Fig.7-2),8,三酰甘油的理化性质,-,一般无色、无嗅、无味,-,中性非极性分子，多有旋光性,(,混合型为主,),物理性质,-,水解 在酸、碱或酶作用下可逐步水解成二酰,及单酰甘油，直至甘油和脂肪酸,(,盐,),脂质碱水解为,皂化,(,因生成脂肪酸盐而不可逆,),-,氢化,/,卤化,不饱和双键可与,H,2,/,卤素加成反应,-,氧化和酸败 不饱和双键易被氧化而断裂成,挥发性高,的短链醛,/,酮类和羧酸,化学性质,(,cf,.p210),9,11-3,guinea pig,脂肪细胞,脂肪块,储存油脂,蛋白质体,Arabidopsis,子叶细胞,用作细胞燃料储备,-,产能值高,(37 kJ/g),-,可无水储存,三脂酰甘油具有,储能及隔层作用,10,鲸蜡油在31时开始结晶，使深潜捕食的,抹香鲸,身体密度和浮力能,更好地,保持与环境一致,b11-1,Sperm Whales:Fatheads of the Deep,鲸蜡器,(34 T),三酯酰甘油与富含不饱和,FA,的蜡的混合物,11,三种食物脂肪的,FA,组成,11-4,很多食物都含有,三酯酰甘油,-,富含脂肪的食物在空气,中容易氧化酸败,-,脂肪的熔点及其在室温,(25),下的物理状态与其,FA,组成直接相关：,eg,.,长链不饱和,FA,愈多熔点,愈低，反之则熔点愈高,12,11-5,三十烷基软脂酸酯,蜡质可用作能源和防护,生物蜡是长链,FA,(1436C),和单,-OH,长链醇,(1630C),的酯,-,鸟类,(,水禽,),的尾羽腺可,分泌多种蜡质防水,-,植物如冬青、杜鹃花和,毒漆树等的叶片均包被,有厚蜡质以避免水分的,过度蒸发及感染寄生虫,-,浮游生物常利用各种生,物蜡为主要代谢燃料,13,甘油磷脂,是磷脂酸的,衍生物,有些磷脂经由醚键与,脂肪酸连接,鞘脂,是鞘氨醇的衍生物,细胞表面的鞘脂具有,识别功能,磷脂和鞘脂都在溶酶体,中降解,类固醇,具有四个碳氢环,组成的环形核,胆固醇,磷酯酰胆碱,磷酯酰乙醇胺,心磷脂,非常见脂,鞘脂,2.,生物膜结构脂质,14,-,生物膜骨架主要是磷脂类,构建的,脂双层,，其中夹杂,有部分固醇和糖脂,-,膜脂分子均为,两亲化合物,(amphiphiles),G9.2/6,Polar head,Non-polar,tail,The hydrophobic part is 30 thick.,(20AA in a helix),15,11-6,结构脂,/,膜脂的主要类型,具有甘油或,鞘氨醇骨架,极性头基,(亲水),Sphingomyelin,磷脂,糖脂,三酯酰,甘油,甘油磷脂,(,鞘,),髓磷脂,鞘脂,鞘氨醇,(,cf,.Fig.7-3&7-10),16,11-8,a,甘油磷脂的一般结构,(,天然者均为,L-,构型,),(16C/18C),(18C/20C),甘油磷脂是,磷脂酸,的衍生物,甘油骨架,中性,pH,下,带一负电荷,酯键,磷酸二酯键,X=H,时为,磷脂酸,(phosphatidate,，即,1,2-,二脂酰,-3-,磷酰甘油，,很少为游离态,),(,cf,.Fig.7-4&7-5),17,磷脂酸,(,母体,),磷脂酰乙醇胺,磷脂酰胆碱,磷脂酰丝氨酸,磷脂酰甘油,磷脂酰肌醇,4,5-二磷酸,二磷脂酰甘油,(心磷脂),普通甘油磷脂都是以磷酸二酯键连接其,头基醇,的,二脂酰甘油,11-8,b,(,脑磷脂,cephalin),(,卵磷脂,lecithin),两个磷脂酸共享,一分子甘油,各种甘油磷脂均非单一化合物，通常都是具有,同一极性头基和不同酯酰基的,一族分子集合,5,(,cf,.p213),18,11-9,缩醛磷脂,血小板激活因子,(PAF),有些磷脂经由,醚键,与脂肪酸连接,(,醚脂,),头基醇均为胆碱,烯烃,烷基,富含于心肌,(1/2),和中枢神经系统,(1/4),Biological roles maybe,-resisting phospholipases,-molecular signals,eg,.PAF,(,cf,.Fig.7-6),19,神经酰胺,(,母体,),葡萄糖脑苷脂,乳糖神经酰胺,(,红细胞糖苷酯,),11-10,鞘脂是,鞘氨醇,的衍生物,(,中性,),鞘糖脂,(,糖苷键,),极性端的头,3C,与甘油的类似,16,24C,(,饱和/单不饱和,),(18C,4,trans),鞘磷脂,(,磷酸二酯键,),神经节苷脂,(,糖苷键,),酰胺键,(,cf,.Fig.7-12),(,cf,.p215),20,11-11,磷脂酰胆碱与鞘磷脂相似,-,均为,两亲分子,-,头基中均,无净电荷,富含于神经细胞髓鞘,(,cf,.Fig.7-8),21,血型与鞘糖脂,(,cf,.Fig.7-13),11-12,细胞表面的,鞘脂,具有识别功能,抗原,岩藻糖,Johann Thudichum 1829-1901,-,三种基本血型在其,鞘糖脂头基的寡糖,链中各有一个单糖,残基的差异,-,某些血液蛋白,/,抗原,中也分别发现有同,样的三种寡糖链,-,血型的区分并非仅,仅取决于这类鞘糖,脂的不同,(,eg,.Rh:,without D antigen),神经酰胺,红细胞糖苷酯,22,11-13,四种磷脂酶降解,磷脂酰肌醇,4,5-,二磷酸,的作用部位,-,磷脂酶,A,1,/A,2,作用后留下,的,溶血磷脂,分别由相应,的,(,溶血,),磷脂酶,B,进一步,降解,-,高浓度溶血磷脂可破坏,细胞膜,-,磷脂酶对,醚键,无作用,磷脂和鞘脂都在,溶酶体,中降解,Naja naja,产物为二脂酰甘油,+IP,3,产物为磷脂酸,Lysosome,4,5,(,cf,.Fig.7-9),23,The X-ray structure of the enzyme from cobra venom is shown with a space-filling model of dimyristoyl phosphatidylethanolamine in its active site as located by NMR methods(with Ca,2+,in magenta).,Model of phospholipase A,2,and a glycerophospholipid,自学,24,动物：胆固醇,植物：豆甾醇,真菌：麦角固醇,11-14,类固醇具有四个,碳氢环组成的,环形核,储存/转运时与脂肪酸缩合成固醇酯,烷基侧链,-,真核生物的类固醇均由,异戊二烯,合成而得,固醇核,(,环戊烷多氢菲,),-,类固醇结构的,主要,区别,在于侧链长度,及其甲基、双键、,羟基和羰基的数目,与位置的不同,-,环核结构为,刚性,，比,一般磷脂的柔性低，,可,调节,质膜的流动性,(,cf,.p220),(,cf,.Fig.7-16),25,VitD,皆可从相应,D,原经紫外线照射而成,自学,V,D3,先在肝脏中转化为,25-,羟胆钙化醇，再经肾脏生成其,活性态即,1,25-,二羟胆钙化醇,以调节体内钙代谢,(,cf,.Fig.7-17),26,11-17,睾酮,雌二醇,皮质醇,(,氢化可的松,),醛固酮,脱氢皮质醇,脱氢可的松,胆固醇衍生的类固醇激素,多为,调节基因表达,的生物信号,(with receptors in the cell),自学,(,cf,.Fig.7-19),27,本章要点提示,脂质均为水不溶性/微溶性的细胞组分，可通过,非极性溶剂提取；有些脂质可作为燃料储存，,其它一些则是生物膜的结构组分；提供多种脂质,烃链的脂肪酸是长链单羧酸，通常都具有偶数碳,(1224,C)、,饱和/不饱和、双键多为顺式构型；,大多数不饱和脂肪酸的1,st,个双键都在,9,位；需要,从食物中摄入而自身不能合成的多不饱和脂肪酸,为必需脂肪酸,三脂酰甘油是中性的非极性脂，含有三个脂肪酸,且分别与甘油骨架的三个-,OH,酯化；简单三脂酰,甘油只具有单一类型的脂肪酸，混合三脂酰甘油,则由两种或三种脂肪酸组成；三脂酰甘油主要用,作储存脂质，存在于多种食物中,28,要点提示,(续),带有极性头基和非极性尾链的极性脂是生物膜结构,的主要成分；最丰富的甘油磷脂含有两个脂肪酸，,分别酯化在甘油的两个-,OH,上，另一个次级醇头基,则通过磷酸二酯键与甘油的第三个-,OH,酯化；甘油,磷脂的区分是依据头基结构的不同，其极性头基在,pH7,生理条件下可携带电荷；主要种类包括磷脂酰,胆碱、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸等,鞘脂也是生物膜基本组分，含有长链的鞘氨醇而非,甘油骨架；鞘磷脂除了含有磷酸和胆碱之外还具有,两条长烃链，分别由脂肪酸和鞘氨醇提供；其它三,类鞘脂是脑苷脂、红细胞糖苷脂和神经节苷脂，,均含有糖类成分,胆固醇既是动物细胞质膜的重要组分，也是类固醇,激素等特殊活性化合物的合成前体,29,作 业,1.,将培养温度由,20,升高到,30,时，细菌合成的膜脂中将,含有更多的,(a),饱和或不饱和脂肪酸？,(b),短链或长链脂肪,酸？为什么？,2.,写出下列脂肪酸的结构式和名称：,a)16:0 b)18:1(,9,)c)18:2(,9,12,)d)18:3(,9,12,15,),3.,当,1-,软脂酰,-2-,油酰,-3-,磷脂酰丝氨酸分别被,(a),磷脂酶,A,1,、,(b),磷脂酶,A,2,、,(c),磷脂酶,C,和,(d),磷脂酶,D,水解时，相应的,产物各是什么？,4.,为什么生物膜磷脂中的不饱和脂肪酸大多为顺式而不是,反式构象？这对生物膜特性有何贡献？,5.,某些细胞的膜脂中含有支链脂肪酸，其存在对膜的流动,性,/,熔点高低有何影响？为什么？,30,复习题,(p1013),一、选择,8,10,12,14,15,二、填空,1,2,7,8,10,13,三、名词解释,1,3,4,6,四、判断,47,9,12,五、问答与论述,3,5,31,