微生物学-脂质和生物膜.pptx

第第7 7章章 脂脂质和生物膜和生物膜脂脂类包括的范包括的范围很广，在化学很广，在化学组成和成和结构上构上差异差异较大。大。一）化学本一）化学本质：由脂肪酸和醇作用生成的：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物及其衍生物统称称为脂脂类。共性：共性：不（低）溶于水，溶于不（低）溶于水，溶于氯仿、乙仿、乙醚 等非极性有机溶等非极性有机溶剂。元素元素组成成：主要是：主要是C H OC H O,有些尚含有些尚含N S PN S P。二）脂二）脂类的分的分类（根据（根据组成不同）成不同）l单纯脂脂类：如甘油三：如甘油三酯 脂肪酸醇脂肪酸醇l复合脂复合脂类：如磷脂：如磷脂 脂肪酸醇其它成份脂肪酸醇其它成份l衍生脂衍生脂类：如胆固醇：如胆固醇三）脂三）脂类的功能的功能 l1.1.最佳的能量最佳的能量储存方式存方式贮存脂存脂质 体内的两种能源物体内的两种能源物质比比较：糖糖4.14.1千卡千卡/克，脂克，脂9.39.3千卡千卡/克。克。储存存体体积：1 1糖糖元元或或淀淀粉粉：2 2水水，脂脂则是是纯的的，体体积小得多。小得多。动用先后：糖用先后：糖优先，关于减肥和辟谷先，关于减肥和辟谷 l2.2.结构构组分分磷脂是磷脂是细胞膜的主要成分胞膜的主要成分l3.3.活性成分活性成分活性脂活性脂质第一节第一节 三酰甘油三酰甘油一）脂肪酸一）脂肪酸l一般以一般以结合形式（油脂，磷脂，糖脂）合形式（油脂，磷脂，糖脂）存在存在 l一般脂肪酸都有一一般脂肪酸都有一长的碳的碳氢链，其一，其一端有一个端有一个羧基基l碳碳氢链(饱和的和的软脂酸、硬脂酸脂酸、硬脂酸)()(不不饱和的和的油酸、油酸、亚麻酸、麻酸、亚油酸油酸)l脂肪酸的区脂肪酸的区别主要在于：主要在于：碳碳氢链的的长度、度、饱和与否、双和与否、双键的数目和位置。的数目和位置。5、命名、命名1）习惯命名：命名：硬脂酸、油酸等硬脂酸、油酸等2）系）系统命名命名 编码体系：从体系：从-COOH 始始6 6表示法：表示法：简写法。原写法。原则是：先写是：先写C C原子的数目，原子的数目，再写出双再写出双键的数目，最后表明双的数目，最后表明双键的位置。的位置。亚麻酸麻酸 18:3 9，12，15 CH3CH2CH=CHCH2CH=CH CH2CH=CH(CH2)7COOH 15 12 9 常常见的的饱和脂肪酸和脂肪酸l硬脂酸（硬脂酸（1818：0 0）l软脂酸（脂酸（1616：0 0）l花生酸（花生酸（2020：0 0）等。）等。不不饱和脂肪酸：和脂肪酸：l油酸（油酸（1818：1 1 9 9）l亚油酸油酸（1818：2 2 9 9，1212）l亚麻酸麻酸（1818：3 3 9 9，1212，1515l亚麻酸麻酸（1818：3 3 6 6，9 9，12 12）l花生四花生四烯酸（酸（2020：4 4 5 5，8 8，1111，1414）必需脂肪酸：维持机体生长所需的，体内又不必需脂肪酸：维持机体生长所需的，体内又不能合成的脂肪酸。能合成的脂肪酸。亚油酸，亚麻酸。亚油酸，亚麻酸。Structures of the ionized forms of some representative fatty acids.高等高等动、植物脂肪酸的共性：、植物脂肪酸的共性：l1，链长多多为14-20个碳原子，都是偶数。个碳原子，都是偶数。l2，最常，最常见的是的是软脂酸、硬脂酸以及油酸；脂酸、硬脂酸以及油酸；l3，不，不饱和脂肪酸的熔点低于同等和脂肪酸的熔点低于同等链长的的饱和脂肪酸；和脂肪酸；l4，高等植物和低温生活的，高等植物和低温生活的动物中，高不物中，高不饱和脂肪酸含量高于和脂肪酸含量高于饱和脂肪酸；和脂肪酸；l5，一，一烯酸的双酸的双键位置一般在位置一般在C9C10之之间。l6，不，不饱和脂肪酸，几乎都具有和脂肪酸，几乎都具有顺式式的几何的几何构型。构型。二、二、三三酰甘油的甘油的结构与构与类型型lR1、R2、R3相同，相同，称称为简单甘油甘油酯，R1、R2、R3中有中有两个或三个皆不同两个或三个皆不同者，同称者，同称为混合甘混合甘油油酯。l常温下常温下为液液态的，的，称称为油油(oil)，为固固态的，称的，称为脂脂(fats)光学活性：天然存在具一个不对称C原子的甘油三酯。按L-甘油醛衍生物原则命名。三、油脂的性三、油脂的性质l一）一）物理性物理性质 l颜色和气味色和气味：无色、无嗅、无味，呈中：无色、无嗅、无味，呈中性性l密度和溶解度密度和溶解度：比重小于：比重小于1，不溶于水而，不溶于水而溶于溶溶于溶剂中中l熔点熔点：由其脂肪酸：由其脂肪酸组成决定的成决定的。一般随一般随饱和脂肪酸的数目和和脂肪酸的数目和链长的增加而升高。的增加而升高。二）二）化学性化学性质l1 1）水解和皂化）水解和皂化l 酸、酸、碱、脂碱、脂酶l甘油三脂甘油三脂 脂肪酸甘油脂肪酸甘油 脂肪酸的脂肪酸的盐类即即为肥皂。肥皂。皂化作用：碱水解甘油三皂化作用：碱水解甘油三酯的作用的作用 皂化皂化值完全皂化完全皂化1 1克油或脂所消耗的克油或脂所消耗的KOHKOH的的毫克数。（毫克数。（计算平均分子量）算平均分子量）2）氢化和化和卤化化l氢化化甘油三甘油三酯中不中不饱和和键发生生氢化反化反应，使双，使双键饱和和l卤化化卤素中的素中的Br2、I2加入不加入不饱和的双和的双键上，上，产生生饱和的和的卤代脂；代脂；l碘碘值指指100g油脂所能吸收的碘的克油脂所能吸收的碘的克数（表示油脂的不数（表示油脂的不饱和度）和度）3）酸）酸败与氧化与氧化酸酸败:天然油脂暴露在空气中天然油脂暴露在空气中经相当相当时间后后即即败坏而坏而发生臭味。生臭味。本本质：油脂在空气或微生物作用下油脂在空气或微生物作用下，不不饱和脂和脂肪酸的双肪酸的双键处被氧化成被氧化成为醛或或酮以及以及羧酸，酸，产生酸臭味生酸臭味。铜、铁等重金属等重金属盐、光、光、热、湿气加速脂肪的自湿气加速脂肪的自动氧化。氧化。l酸酸值中和中和1克油脂中的游离脂肪酸所克油脂中的游离脂肪酸所消耗的消耗的KOH的的mg数数。第二第二节 甘油甘油磷脂磷脂GlycerophospholipidsGlycerophospholipidsl甘甘油油中中第第1 1，2 2位位碳碳原原子子与与脂脂肪肪酸酸相相连，第第3 3位位碳碳被被磷磷酸酸酯化化，磷磷酸酸再再与与其其它它基基团相相连。l磷磷脂脂是是生生物物膜膜的的主主要要组成成成分。成分。l天然存在的磷脂：皆天然存在的磷脂：皆L L构型。构型。卵磷脂的卵磷脂的结构构磷脂的磷脂的结构构类型型脑磷脂心磷脂天然存在的天然存在的磷脂都是磷脂都是L构型的构型的Sn甘甘油油3磷酸磷酸+环戊烷多氢菲环戊烷多氢菲菲菲环戊烷环戊烷n环环戊戊烷烷多多氢氢菲菲的的一一元元醇醇及及其其衍衍生生物物。环环上上一一般般都都含含有有三三个个侧侧链链，在在C C1010和和C C1313位位置置上上通通常常是是甲基，在甲基，在C C1717位置上连接的是碳氢链或羟基。位置上连接的是碳氢链或羟基。第四节第四节 胆固醇胆固醇胆固醇胆固醇SterolsSterolsl为动物固醇物固醇,在生在生物膜中含量物膜中含量较多。多。C3:OHC10,C13:-CH3C17:8C的烷烃侧链胆固醇的功能胆固醇的功能l1 1）与磷脂共同构成）与磷脂共同构成细胞膜的重要成份胞膜的重要成份l2 2）与与神神经兴奋传导有有关关。在在脑组织及及肾上上腺腺中含量丰富，中含量丰富，约占占脑组织干重的干重的1717。l3 3）是是固固醇醇类物物质如如胆胆酸酸，V VD3D3，固固醇醇类激激素素 合成的前体物合成的前体物质。l4 4）解毒）解毒固醇衍生物胆汁酸及胆固醇衍生物胆汁酸及胆盐l胆汁中的重要成份是胆酸及其衍生物。胆汁中的重要成份是胆酸及其衍生物。在胆汁中，胆酸常与甘氨酸或牛磺酸在胆汁中，胆酸常与甘氨酸或牛磺酸结合成甘氨胆酸或牛磺胆酸，称合成甘氨胆酸或牛磺胆酸，称为胆汁酸胆汁酸，常以常以钠盐形式存在，称形式存在，称为胆汁酸胆汁酸盐。胆汁酸胆汁酸盐为水溶性的，能将脂肪、胆固醇和水溶性的，能将脂肪、胆固醇和脂溶性脂溶性维生素乳化，形成微生素乳化，形成微团，促，促进吸收。吸收。缺点缺点l血血清清胆胆固固醇醇为游游离离胆胆固固醇醇及及胆胆固固醇醇酯的的总和和,正正常常值3.56.5mmol/L。胆胆固固醇醇含含量量过高高易易引引起起胆胆结石石、动脉脉硬硬化化、心心肌肌梗塞等疾病；梗塞等疾病；长期偏低可能期偏低可能诱发癌症。癌症。第五第五节 生物膜生物膜l细胞是生命的基本胞是生命的基本结构构单位和功能位和功能单位。位。l细胞的外周膜（胞的外周膜（细胞胞膜）膜）以及各种以及各种内膜系内膜系统（线粒体、粒体、细胞核、胞核、内内质网、溶网、溶酶体和叶体和叶绿体）通称体）通称为生物膜。生物膜。l生物膜系生物膜系统使使细胞空胞空间区域化，不同区域区域化，不同区域进行不同的代行不同的代谢活活动。一、一、生物膜的化学生物膜的化学组成成l1 1生物膜的生物膜的组成成l主要由主要由脂脂质（主要是磷脂和胆固醇）、（主要是磷脂和胆固醇）、蛋蛋白白质（包包括括酶）和和多多糖糖类组成成，还有有水和金属离子等。水和金属离子等。（一）脂（一）脂质l脂脂质是构成生物膜最基本的是构成生物膜最基本的结构物构物质。l脂脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷磷脂脂为主要成分。主要成分。l膜脂的膜脂的结构共同点：构共同点：中极两性分子。中极两性分子。即在同即在同一分子内既含有一分子内既含有亲水性水性头部基部基团，又有疏水，又有疏水性尾部基性尾部基团。构成生物膜的主要物质构成生物膜的主要物质X非极性，不易溶于水非极性，不易溶于水称称非极性尾非极性尾极极性性，易易溶溶于于水水称称极性头极性头磷脂的两亲性结构磷脂的两亲性结构磷脂分子磷脂分子中含有亲中含有亲水性的磷水性的磷酸酯基和酸酯基和亲脂的脂亲脂的脂肪酸链，肪酸链，是优良的是优良的两亲性分两亲性分子子l磷脂的这种性质，使它具有形成生物膜（双层脂膜）的特性。磷脂的这种性质，使它具有形成生物膜（双层脂膜）的特性。膜的构造膜的构造 胆固醇胆固醇SterolsSterols胆固醇分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的胆固醇分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，物理状态有一定的调节作用，有利于保持膜的流有利于保持膜的流动性和降低相变温度动性和降低相变温度。二）膜蛋白二）膜蛋白三）膜糖生物膜的生物膜的结构模型：构模型：流流动镶嵌模型嵌模型l（1）脂双层是生物膜的基本结构；l（2）蛋白质以不同方式镶嵌其中；l（3）膜蛋白和膜脂的有限性流动；l（4）膜蛋白、膜脂和膜糖在膜上的分布不均一（不对称），保证了物质运送、信息传递等膜功能的方向性。名名词解解释：脂：脂质体体l脂脂质体（体（liposome）是一种磷脂和胆固醇）是一种磷脂和胆固醇组成的双成的双层膜球形囊泡，属于膜球形囊泡，属于靶向靶向给药系系统的的一种新一种新剂型。在水中磷脂分子型。在水中磷脂分子亲水水头部插入部插入水中，疏水尾部伸向空气，水中，疏水尾部伸向空气，搅动后形成双后形成双层脂分子的球形脂脂分子的球形脂质体，直径体，直径251000nm不等。不等。脂脂质体可用于体可用于转基因，或利用脂基因，或利用脂质体可以和体可以和细胞膜融合的特点，将胞膜融合的特点，将药物送入物送入细胞内部。胞内部。