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1、第三章第三章 脂类与生物膜脂类与生物膜Lipid and Biological Membrane1脂类概述脂类概述1. 概念概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。动物和植物体的重要组成成分。它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，多数着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，多数脂类都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有机溶剂，脂类都易溶于乙醚、氯仿、己
2、烷、苯等有机溶剂，而不溶于水。而不溶于水。 即可用非极性有机溶剂从细胞和组即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。织中提取出来。脂类定义的特点就是水不溶性脂类定义的特点就是水不溶性(water insoluble)（即脂溶性，（即脂溶性，fat-soluble）。）。2单纯脂肪：脂肪、油脂、蜡脂（甘油醇类与脂肪酸单纯脂肪：脂肪、油脂、蜡脂（甘油醇类与脂肪酸构成）构成）复合脂类：复合脂类：衍生物：脂溶性维生素、激素、前列腺素、甾醇类衍生物：脂溶性维生素、激素、前列腺素、甾醇类磷脂磷脂糖脂糖脂固醇类固醇类甘油磷脂甘油磷脂鞘氨醇磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂卵磷脂脑磷脂脑磷脂2. 分类分类脂类脂类3贮藏物
3、质贮藏物质/ /能量物质：脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，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。它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。防震、防机械损伤、防热量散发防震、防机械损伤、防热量散发提供给机体必需脂成分提供给机体必需脂成分（1 1）必需脂肪酸）必需脂肪酸 亚油酸亚油酸 1818碳脂肪酸，含两个不饱和键；碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸亚麻酸 1818碳脂肪酸，含三个不饱和键；碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸花生四烯酸 2020碳脂肪酸，含四个不饱和键；碳脂肪酸，含四个不饱和键；（2 2）生物活性物质）生物活性物质 激素、胆固醇、维生
4、素等。激素、胆固醇、维生素等。3. 脂类的功能脂类的功能4三酰甘油（脂肪）三酰甘油（脂肪）一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成的酯一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成的酯单纯甘油酯、混合甘油酯单纯甘油酯、混合甘油酯饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸5第一节 复合脂类一、甘油磷酸酯类一、甘油磷酸酯类二、鞘脂类二、鞘脂类三、固醇类三、固醇类6一、一、 甘油磷酸酯类甘油磷酸酯类结构特点：结构特点：第三个第三个-OH磷酸酯化磷酸酯化一、二一、二-OH与两分子脂肪酸酸化与两分子脂肪酸酸化极性的头部，疏水的尾部，聚合形成极性的头部，疏水的尾部，聚合形成双分子层双分子层的的疏水域疏水域生物膜连续阻体生
5、物膜连续阻体78二、鞘脂类二、鞘脂类植物和动物细胞膜的重要组分，特别是神植物和动物细胞膜的重要组分，特别是神经组织和脑经组织和脑结构特点：不含有甘油，也具有一个极性结构特点：不含有甘油，也具有一个极性头和两个非极性尾。头和两个非极性尾。一分子脂肪酸，一分子鞘氨醇或其衍生物，一分子脂肪酸，一分子鞘氨醇或其衍生物，一分子极性头基。一分子极性头基。9种类（极性头基）种类（极性头基）鞘磷脂类：鞘磷脂类：分子简单，含量丰富，极性头为磷酰胆分子简单，含量丰富，极性头为磷酰胆碱或磷酰乙醇胺碱或磷酰乙醇胺脑甘脂类（糖鞘脂类）：脑甘脂类（糖鞘脂类）：极性头不带电，糖单（极性头不带电，糖单（D-葡萄糖、葡萄糖、D
6、-半乳糖、半乳糖、N-乙酰基乙酰基-D-半乳糖胺），大半乳糖胺），大部分存在于细胞膜的外层。部分存在于细胞膜的外层。神经节苷脂类：神经节苷脂类：极性头由几个糖基构成的庞大结构，极性头由几个糖基构成的庞大结构，细胞膜表面特异性的受体的重要组分。和专一性相细胞膜表面特异性的受体的重要组分。和专一性相关，和组织免疫极细胞识别相关。关，和组织免疫极细胞识别相关。1011三、固醇类三、固醇类结构特点：结构特点：极性头极性头OH非极性尾，固醇环戊烃类物质非极性尾，固醇环戊烃类物质细胞膜细胞膜HO-R12复合脂类的共性复合脂类的共性双亲媒性（两性分子）双亲媒性（两性分子）极性头基极性头基疏水基疏水基13第二
7、节第二节 生物膜（了解掌握）生物膜（了解掌握）一、细胞中的膜系统一、细胞中的膜系统二、膜的化学组成二、膜的化学组成三、膜的结构三、膜的结构四、生物膜的功能四、生物膜的功能14一、细胞中的膜系统一、细胞中的膜系统定义：定义：细胞质膜及各种的内膜的统称生物膜，细细胞质膜及各种的内膜的统称生物膜，细胞的多膜结构胞的多膜结构电镜下表现大体相同的形态：三层结构，电镜下表现大体相同的形态：三层结构，厚度厚度69nm双分子层生物膜双分子层生物膜能量转换，信息传递，细胞分类，分泌，能量转换，信息传递，细胞分类，分泌，代谢，癌变等代谢，癌变等15二、膜的化学组成二、膜的化学组成生物膜的组成生物膜的组成生物膜水含
8、量小生物膜水含量小1520，生物体含，生物体含水量水量5090固形物中固形物中蛋白质蛋白质60脂类脂类40，少量糖少量糖（糖蛋白、糖脂），金属离子（糖蛋白、糖脂），金属离子生物体中生物体中2025pro参与膜作用参与膜作用16（一）膜脂类（一）膜脂类1. 甘油磷酸脂类，（二酯）占膜脂的甘油磷酸脂类，（二酯）占膜脂的55-75：磷脂酰胆碱（卵磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）、磷脂酰乙醇胺（脑）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂PE）、）、磷脂酰甘油（磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰肌醇）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰丝氨酸（）、磷脂酰丝氨酸（PS ） 如：柑桔叶细胞膜中如：柑桔叶细胞膜中PC、PE占总甘油磷酸脂的占
9、总甘油磷酸脂的752. 鞘脂类：鞘磷脂（鞘脂类：鞘磷脂（SM）3. 固醇类：胆固醇、豆固醇固醇类：胆固醇、豆固醇特性：双亲媒性特性：双亲媒性作用（生物功能）：参与膜结构的构成，调节膜作用（生物功能）：参与膜结构的构成，调节膜功能功能 17（二）膜蛋白（二）膜蛋白1. 外周蛋白：处于双分子层的表面，占外周蛋白：处于双分子层的表面，占20-30%，亲水，自由游动（以极性基因的静电作用离子键，亲水，自由游动（以极性基因的静电作用离子键，氢键等结合）氢键等结合）2. 内嵌蛋白：处于双分子层的内部内嵌蛋白：处于双分子层的内部70-80%，疏水，疏水，“溶解溶解”于半脂质双分子层中，通过膜蛋白上疏于半脂质
10、双分子层中，通过膜蛋白上疏水性水性AA或基于双分子层内部相连或基于双分子层内部相连3. 少数的膜锚蛋白：与糖链共价结合，形成蛋白少数的膜锚蛋白：与糖链共价结合，形成蛋白质、糖、脂类的复合物质、糖、脂类的复合物生物功能：细胞物质代谢，传递，运动，内外物生物功能：细胞物质代谢，传递，运动，内外物质转运，信息传递与接受等质转运，信息传递与接受等18膜内（内嵌）蛋白与脂膜内（内嵌）蛋白与脂通过通过疏水作用疏水作用维系在膜中维系在膜中 内嵌蛋白通常富含内嵌蛋白通常富含疏水氨基酸疏水氨基酸区域（可在区域（可在中间段，也可在氨基端或羧基端），有些中间段，也可在氨基端或羧基端），有些可有多个疏水序列，如可有多
11、个疏水序列，如 -螺旋，可横贯整螺旋，可横贯整个膜脂双分子层。个膜脂双分子层。1920（三）膜糖类（三）膜糖类糖脂与糖蛋白的形式存在糖脂与糖蛋白的形式存在细胞质膜总量的细胞质膜总量的2%10%结合糖：中性糖、氨基糖和唾液酸结合糖：中性糖、氨基糖和唾液酸生物功能：与细胞的抗原结构、受体、细生物功能：与细胞的抗原结构、受体、细胞免疫反应、细胞识别、血型及细胞癌变胞免疫反应、细胞识别、血型及细胞癌变密切相关。密切相关。21三、膜的结构三、膜的结构1953年，年，Daneilli脂质双分子层组成生脂质双分子层组成生物膜物膜1972年，年，Singer & Nicolson流动镶嵌流动镶嵌模型模型核心：
12、生物膜是一种流动的嵌有核心：生物膜是一种流动的嵌有pro的脂质的脂质双分子层结构双分子层结构22流动镶嵌模型流动镶嵌模型（Fluid Mosaic Model） 生生物物膜膜中中兼兼性性的的磷磷脂脂和和固固醇醇形形成成一一个个脂脂质质双双分分子子层层，非非极极性性部部分分相相对对构构成成双双分分子子层层的的核核心心，极极性性的的头头部部朝朝外外；脂脂质质双双分分子子层层结结构构中中，球球状状蛋蛋白白以以非非正正规规间间隔隔埋埋于于其其中中；另另一一些些蛋蛋白白则则伸伸出出（突突出出）膜膜的的一一面面或或另另一一面面；还还有有一一些些蛋蛋白白跨跨越越整整个个膜膜。蛋蛋白白质质在在脂脂双双分分子子
13、层层中中的的方方向向是是不不对对称称的的，表表现现为为膜膜蛋蛋白白功功能能的的不不对对称称。脂脂质质与与蛋蛋白白质质之之间间构成一个流动的镶嵌结构。构成一个流动的镶嵌结构。2324流动镶嵌模型的要点流动镶嵌模型的要点连续主体是极性的脂类双分子层，常温连续主体是极性的脂类双分子层，常温下具流动性。下具流动性。内嵌蛋白位于双分子层的疏水部分中，内嵌蛋白位于双分子层的疏水部分中，外周蛋白漂浮于双分子层表面。外周蛋白漂浮于双分子层表面。脂质双分子层间，蛋白质与脂质间没有脂质双分子层间，蛋白质与脂质间没有共价结合，分别可移动共价结合，分别可移动 。25生物膜显著的特性生物膜显著的特性膜组分的流动性膜组分
14、的流动性膜结构的不对称性膜结构的不对称性流动性：流动性：1. 膜脂（磷脂分子）脂肪酸的膜脂（磷脂分子）脂肪酸的C数越多，数越多， 不饱合程度越大，流动性越大不饱合程度越大，流动性越大 左右摇摆，旋转，侧向运动左右摇摆，旋转，侧向运动等等 2. 膜蛋白的相对运动性膜蛋白的相对运动性 3. 甾醇运动甾醇运动不对称性：不对称性：膜蛋白分布的不对称性膜蛋白分布的不对称性26膜脂在不断地流动膜脂在不断地流动虽虽然然脂脂双双层层结结构构的的本本身身是是稳稳定定的的，但但单单个个的的磷磷脂脂和和固固醇醇可可在在脂脂质质平平面面内内有有很很大大的的运运动动自自由由，它它们们的的横横向向运运动动很很快快，几几秒
15、秒之之内内单单个个脂脂分分子子就就可可环环绕绕红红细细胞胞的的一一周周。双双分分子子的的内内部部也也是是流流动动的的，脂脂肪肪酸酸的的碳碳氢氢链链可可通通过过碳碳碳碳旋旋转转而而不不断断地地运运动动。另另外外一一种种运运动动就就是是跨跨双双分分子子层层运运动动，即即flip-flop。膜膜流流动动的的程程度度受受脂脂的的组组成成及及温温度度的的影影响响，低低温温下下的的运运动动相相对对较较少少，脂脂双双分分子子层层几几乎乎呈呈晶晶态态（类类晶晶体体、半半晶晶体体）排排列列；温温度度升升到到一一定定高高度度时，运动增加，膜由晶态向液态转变。时，运动增加，膜由晶态向液态转变。27膜膜脂脂的的运运动
16、动温度引起侧温度引起侧链热运动链热运动脂双层平面脂双层平面的扩散的扩散跨膜跨膜扩散：扩散：“翻跟头翻跟头”28四、生物膜的功能四、生物膜的功能1. 物质传送作用，细胞内外，膜蛋白或专一性的通道蛋白物质传送作用，细胞内外，膜蛋白或专一性的通道蛋白2. 支持与保护作用支持与保护作用3. 信息传递与接受作用专一的受体与激素等信号分子结合信息传递与接受作用专一的受体与激素等信号分子结合4. 细胞的识别作用细胞的识别作用 免疫细胞，生殖细胞免疫细胞，生殖细胞5. 能量的转换：能量的转换： 生物氧化（即呼吸）生物氧化（即呼吸） 视觉视觉 光合作用光合作用 肌肉收缩肌肉收缩 神经传导神经传导将化学能将化学能
17、ATP高能磷酸化学能高能磷酸化学能将光能将光能电能电能将光能将光能化学能化学能将化学能将化学能机械能机械能将化学能将化学能电能电能29膜融合事件膜融合事件两两个个膜膜融融合合需需要要：相相互互识识别别；相相互互表表面面靠靠近近并并相相对对（排排除除水水分分子子）；双双层层结结构构部部分分破破坏坏；两两个个双双分分子子层层融融合合为为一一个个连连续续的的脂脂双双分分子子层层。受受体体调调节节的的内内吞吞或或控控制制的的分分泌泌还还需需要要融融合合发发生生在在合合适适的的时时间间或或者者是是对对特特异异信号的反应。信号的反应。融融合合蛋蛋白白（嵌嵌入入蛋蛋白白）（fusion protein）参参
18、与与以以上上融融合合事事件件，引引起起特特异异识识别别和和短短暂暂、局局部部脂脂双双层层结结构构变变形形促促使使膜膜融融合合。融融合合蛋蛋白白可可搭搭起起两两个个膜膜融融合合的的桥桥，并并带带来融合区域脂双分子层的暂时恢复。来融合区域脂双分子层的暂时恢复。膜联蛋白膜联蛋白（annexin）（）（一种一种Ca2+活化后可与膜磷脂活化后可与膜磷脂结合的蛋白）是一类紧挨质膜的蛋白质，需要结合的蛋白）是一类紧挨质膜的蛋白质，需要Ca2+，与脂双分子层的磷脂结合，可通过交叉连接两个不同与脂双分子层的磷脂结合，可通过交叉连接两个不同膜的脂质分子。膜的脂质分子。 30跨膜运输跨膜运输所有生物细胞都要从环境获
19、得所有生物细胞都要从环境获得原材料为其生物原材料为其生物合成和能量消耗合成和能量消耗，同时还需，同时还需释放其代谢物到环境释放其代谢物到环境中去中去。质膜可以识别并允许细胞所需物如糖、氨。质膜可以识别并允许细胞所需物如糖、氨基酸、无机离子等进入细胞，有时这些成分进入基酸、无机离子等进入细胞，有时这些成分进入细胞是逆浓度梯度的，即它们是被细胞是逆浓度梯度的，即它们是被“泵泵”入细胞入细胞的，同样一些分子是被的，同样一些分子是被“泵泵”出细胞的。很少有出细胞的。很少有例外小分子物质的跨膜是直接通过蛋白的，而是例外小分子物质的跨膜是直接通过蛋白的，而是通过跨膜的通道（通过跨膜的通道（channels
20、）、）、载体载体(carriers)或泵或泵（pumps）。）。 31第四章第四章 脂类与生物膜脂类与生物膜 小结小结1、脂类是构成细胞表面的重要组分；、脂类是构成细胞表面的重要组分；2、构成生物膜的脂类包括（甘油磷酸脂类、鞘脂、构成生物膜的脂类包括（甘油磷酸脂类、鞘脂类、固醇类），其共同特点是必须具备类、固醇类），其共同特点是必须具备“双亲媒双亲媒性性”；3、细胞中的膜系统通称生物膜；、细胞中的膜系统通称生物膜；4、生物膜的模型、生物膜的模型流动镶嵌模型，其突出了膜流动镶嵌模型，其突出了膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性；的流动性和膜蛋白分布的不对称性；5、生物膜具备重要生物功能（物质传送、保
21、护作、生物膜具备重要生物功能（物质传送、保护作用、信息传递、细胞识别、生物能的转换）。用、信息传递、细胞识别、生物能的转换）。 32课后作业课后作业1. 说明说明DNA、RNA在化学组成、分子结构和生物功在化学组成、分子结构和生物功能方面的特点。能方面的特点。2. 说明说明DNA的双螺旋结构特征的双螺旋结构特征。 3. 什么是碱基互补原则？什么是碱基互补原则？4. 稳定双螺旋结构的化学键有哪些？稳定双螺旋结构的化学键有哪些？5. 阐述阐述RNA的主要类型及其结构与生物功能。的主要类型及其结构与生物功能。6. 何谓增色效应？利用该性质有什么作用？何谓增色效应？利用该性质有什么作用？7. 什么是核酸的变性作用？任何用简单的方法来测什么是核酸的变性作用？任何用简单的方法来测定其变性？定其变性？8. 说明核酸变性与降解的区别。说明核酸变性与降解的区别。9. 构成生物膜的脂类有哪些？它们的共同性质是什构成生物膜的脂类有哪些？它们的共同性质是什么？么？10. 何谓生物膜？在结构上有何特点？它说明了什何谓生物膜？在结构上有何特点？它说明了什么样的实质？生物膜有何重要生理功能？么样的实质？生物膜有何重要生理功能？ 33
