脂类和生物膜
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。
第09章 生物膜
（二）脂酰甘油是甘油的脂肪酸酯
脂肪酸的羧基与甘油的羟基缩合、脱水形成 酯，即为脂酰甘油。
1. 脂酰甘油种类 单脂酰甘油 二脂酰甘油 三脂酰甘油（甘油三酯）
分子式
三脂酰甘油
Q0235301.mov
2. 脂酰甘油的物理和化学性质 (1)溶解度 不溶于水 (2)熔点
与脂肪酸组成有关。 （脂酰甘油俗称油脂）
蜡（浮游生物代谢燃料、皮毛保护） 2. 结构脂类(structural lipid) 3. 活性脂类(active lipid)
维生素A、D、E、K 类固醇：激素
脂肪酸
Q0272301.mov
第二节 生物膜的化学组成与结构
细胞的膜系统
任何细胞都以一层6-10nm的薄膜将其内含物与 环 境 分 开 , 这 层 膜 叫 细 胞 膜 ( 质 膜 plasma membrane).
3. 饱和与不饱和脂肪酸有不同构象
烃链30度刚性弯曲
4. 脂肪酸的活化反应 脂酰CoA是脂肪酸的活化形式。
5. 不饱和脂肪酸过氧化作用
自由基(radical): 具有未成对电子的原子或原子团. 如: 羟自由基( • OH )
过氧化作用对机体的损伤: 不饱和脂肪酸的减少影响膜的流动性. 引起蛋白质分子的聚合.
第九章 脂类与生物膜 （lipid and biological membrane）
脂类定义
是一类低溶于水而高 溶于非极性溶剂的生 物有机分子。
脂类种类： 1. 单纯脂（脂肪酸+醇类） 2. 复合脂（脂肪酸+醇类+非脂成分） 3. 衍生脂类
萜类、固醇类、维生素A、D、E、K
第一节 生物体内的脂类 一、脂酰甘油类（acyl glycerols ）
5章脂质和生物膜全解
五、磷脂
（一）甘油磷脂的结构
甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来的,甘油 骨架的C1和C2被脂肪酸酯化,胆碱、乙醇胺、 丝氨酸、肌醇、甘油、磷脂磷脂酰甘油等极性 头与磷酸连接。
(二)甘油磷脂的一般性质
★属于两亲分子，在水中能形成 双分子微囊，可构成生物膜。 ★用碱或酶可水解成脂肪酸、甘 油和含氮碱，酶水解的一些中间 物如溶血甘油磷脂是强表面活性 剂，可使细胞膜溶解。
血浆脂蛋白的功能
★乳糜微粒由小肠上皮细胞合成，主要功能是从小肠 转运三酰甘油、胆固醇基其它脂质到血浆和其他组织； ★ VLDL在肝细胞的内质网中合成，主要功能是从肝 脏运在内源性三酰甘油和胆固醇至各组织； ★ LDL的主要功能是转运胆固醇至外围组织，并调 节这些部位胆固醇的从头合成； ★ HDL新生的前体形式在肝和小肠中合成，改型中 吸收死细胞和其它脂蛋白，将胆固醇酯化后快速往复 地转送到VLDL或LDL； ★血浆中LDL水平高而HDL水平低的个体容易患心血 管疾病。
（六）类二十碳烷
类二十碳烷是由20碳PUFA衍生而成的，包括前列腺素、 凝血恶烷和白三烯合成的前体主要是花生四烯酸。 前列腺素存在广泛，种类较多，不同的前列腺素或同一前 列腺素作用于不同的细胞，产生不同的生理效应，如升高体温， 促进炎症，控制跨膜转运，调整突触传递，诱导睡眠，扩张血 管等。 凝血恶烷最早从血小板分离获得，能引起动脉收缩，诱发 血小板聚集，促进血拴形成。 白三烯最早从白细胞分离获得，能促进趋化性，炎症和变 态反应。 阿司匹林消炎、镇痛、退热的原因是抑制前列腺素的合成， 前列腺素也抑制凝血恶烷合成，因而有抗凝血作用。
(二) 类固醇
由环戊烷多氢菲为基础的化合物，分子为扁平状，平面上的取 代基直立较稳定，但也有平伏状的。
第七章 脂类化学与生物膜
甘油三酯的若干重要性质：
皂化反应 酸败和酸值（酸价） 卤化和碘价（碘化值） 氢化作用 甘油三酯的物理性质
甘油三酯的酯键对酸碱敏感，可被
H从混对H水加钾油2CC 皂 合分OO盐热解三OOOCC化 脂子，，，酯((CC值 肪量这可脂所HH22))的 的=11种产肪需66CC3HH数平盐生K在33 5+O量均6被甘K3HNO可相a称油1O的H0H略对为和0或mhH0e2知分aO皂脂/gtN皂数混子。肪a化O为合量水酸CCC值HHHH+皂22脂 ，解的条。OOO化HHH肪 平O钠1件g值酸 均g甘或l下yc。或 相erol
花生四稀酸：全顺-二十碳-5，8，11，14四稀酸， 20：4 △5，8，11，14
脂肪酸与甘油形成的最简单的脂类是 甘油三酯，也称为三脂酰甘油、脂肪 天或然中甘性油脂酯肪多O。为甘混油合与甘单油个酯脂，肪形酸O 成所甘形油 酯C成H2的的OH脂脂肪称酸R为1 种OC甘类O油H很单多酯，（可单以C脂H2是酰O饱甘CO 和R油1 的），， 也C与H 可2O个H以脂是肪不R1 酸饱C 形和OH成的的，酯含称不为饱CH 甘和O油脂C二肪R2 酯酸较 多（的二甘脂油酰酯甘室O油温）下。为液体，被称O 为油 （C甘H2o油OilH）酯，中含R脂1 饱C肪和O酸H 脂为肪同酸一较脂C多肪H2 的酸O 甘的C 油R为3 酯单室 g温多l纯yc下见e甘ro为 于l 油固植酯体 物f，att， 体y脂ac被，i肪ds称后酸为者有tr脂多ia两cy肪见l种gly（于ac或efar动fot两alotor物）r种atnr体i，og以illy。c前上erid者e 的为混合甘油酯。
CH2 O C (CH2)7-C=C-(CH2)7CH3
CH2 O C (CH2)16CH3
天津大学生物化学03第三章课件脂类与生物膜
三、膜的பைடு நூலகம்能2 （[3]识别信号分子2）
识别部位（常有糖链连接）
数条α 螺旋构 成通道
S S
抗 体 蛋 白
二．膜的结构3（示例3）
三、膜的功能2 （[3]识别信号分子3）
识别部位（常有糖链连接）
数条α 螺旋构 成通道
S S
抗 体 蛋 白
三、膜的功能2 （[3]识别信号分子4）
识别部位（常有糖链连接）
1.结构2（甘油三酯）
甘油（丙三醇）
H2C O H
HO
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 CCCCCCCC
CC H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
CH3
脂肪 酸1
O
HC OH
C O H H2O
H2
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 CCCCCCCC
油脂虽然不溶于水，但在乳化剂的 作用下，变成很细小的颗粒，均匀分散 在水里而形成稳定的乳状液，叫乳化作 用。日常生活中肥皂去污就是典型的乳 化作用。
2.性质1（ （4）自动氧化）
油脂在空气中暴露过久，就会产生 一种难闻的气味，这种现象为油脂的 酸败。酸败的化学本质一方面是油脂 中不饱和脂肪酸的双链在空气中氧的 氧化作用下，成为过氧化物,过氧化物 继续分解生成有臭味的低级醛、酮等 衍生物。
非极性尾 极性头
蛋白质
磷脂（7成）、胆固 醇（3成）、鞘脂
二．膜的结构3（示例2）
二．膜的结构3（示例1）
三、膜的功能1（总）
1．参加酶反应 2．传递物质、离子 3．构成跨膜电位差 4．识别某些分子信号
三、膜的功能2 （[1]参加酶反应1）
生物膜组成及其功能
生物膜组成及其功能生物膜是一种由细菌、病毒和真菌等微生物形成的薄膜结构，它们通常会附着在宿主体表面，如人类、动物、植物或地球上的其他物体上，以期在环境条件恰当的情况下生存、繁殖和生长。
这些生物膜是微生物学中一个极其重要的领域，因为它们可以对人类、动物和植物的健康造成负面影响，同时也可以为生物物理学家、生态学家和材料科学家等提供研究模型。
生物膜的组成生物膜含有大量的蛋白质、糖类、脂类和细胞骨架等成分，这些成分共同构成了一个类似于眼角膜的多层薄膜结构。
由于这些成分的组合和排列方式不同，因此不同种类的生物膜呈现出不同的形态和特性。
其中，蛋白质是最普遍也是最主要的成分之一，占据了生物膜总重量的10-30%。
而糖类是另一种非常重要的成分，在许多生物膜中可以占据50%以上的比例。
另外，脂类在组装生物膜时也扮演着重要的角色，它们容易形成两层磷脂双分子层，从而构成整个膜的基本骨架。
细胞骨架也是生物膜组成的一部分。
细胞骨架是一种由蛋白质组成的纤维网络，它可以在细胞内提供支持和保持形状。
在生物膜中，细胞骨架主要起着加固和稳定膜的作用，可以避免膜的变形和破裂。
生物膜的功能生物膜的功能主要包括以下三个方面：保护、交流和传递物质。
1、保护生物膜具有良好的保护作用，可以帮助生物体对抗外界环境的恶劣影响，如温度的变化、化学物质和紫外线等。
生物膜的保护作用主要是由其糖类和脂类成分所贡献的。
这些成分与细胞角质层结合，形成了一层坚固的保护膜，不仅能够阻挡外界不良因素对生物体的伤害，还能有效地减少水分的丢失。
2、交流生物膜不仅可以与外界环境进行交流，还可以与自身的细胞进行交流。
通过生物膜，许多微生物体可以互相传递信号和信息，以协同完成一些必要的生命活动。
这种信号传导机制被称为生物学筛选法，可以通过使用生物体间的信号化合物来产生反应，并且可以被用来检测生物体之间的相互作用。
3、传递物质生物膜的最重要的功能是传递物质。
在生物膜中，脂质双层可以形成一系列的孔洞和通道，让分子和离子在细胞内和细胞间传递。
细胞生物学 第三章
图3-6
膜各个断面的名称
第一节
细胞膜
（1）膜脂的不对称性 膜脂的不对称性是指同一种膜脂分子在膜的脂双层中 呈不均匀分布。组成膜两个单层的膜脂种类不同。糖脂的 分布表现出完全不对称性，其糖侧链部都在质膜的ES面上， 所以糖脂仅存在质膜的细胞外小页中，糖脂的不对称分布 是完成其生理功能的结构基础。膜脂的不对称性有重要的 生理意义，有一些疾病，如镰刀状贫血病、未分化肿瘤细 胞等疾病都是质膜脂双层的不对称性发生紊乱造成的。 （2）膜蛋白的不对称性 膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都 有明确的方向性和分布的区域性。各种生物膜的特征及功 能主要由膜蛋白决定的，膜蛋白的不对称性是生物膜完成 复杂有序的各种生理功能在时间上与空间上的保证。
第三节 细胞连接
2.胞间连丝 胞间连丝是植物细胞特有的通讯连接。是由穿过细胞壁的质膜围 成的细胞质通道，直径约20～40nm。因此植物体细胞可看作是一个巨 大的合胞体。通道中有一由膜围成的筒状结构，称为连丝小管。连丝 小管由光面内质网特化而成，管的两端与内质网相连。连丝小管与胞 间连丝的质膜内衬之间，填充有一圈细胞质溶质。一些小分子可通过 细胞质溶质环在相邻细胞间传递（图3-13）。
第三节 细胞连接
1.桥粒和半桥粒
在锚定连接中，如果细胞是通过中间纤维锚定到骨架上，这种连接方式 称为桥粒(desmosome)。通常在易受牵拉的组织结构中，桥粒最为丰富，如 皮肤、口腔、食管等处复层鳞状上皮细胞易受撕拉和摩擦，其细胞间桥粒最 丰富。
图3-10 桥粒结构模式图
第三节 细胞连接
2.粘着带和粘着斑
第三节 细胞连接
一、封闭连接
封闭连接（occluding junction）是指在相邻细胞的质膜之间，只 有2nm或更小，甚至没有间隔。
生物膜中蛋白质和脂类相互作用的研究
生物膜中蛋白质和脂类相互作用的研究生物膜是细胞的重要组成部分，同时也是多种生物过程的中心。
它是由各种生物分子组成的复杂结构，其中蛋白质和脂类是最重要的成分之一。
在生物膜中，蛋白质和脂类之间相互作用的研究已经成为了生物学研究的热点之一。
生物膜的结构和功能生物膜是由多层脂质分子组成的膜状结构，它们可以分为两类：磷脂和类固醇。
磷脂中包括磷酸脂和神经酰胺，它们是最为常见的脂类成分。
类固醇是另一类重要的脂类成分，其中包括胆固醇和雌激素等。
这些脂质成分在生物膜中的相对比例和位置不同，从而导致了生物膜的结构和功能的差异。
生物膜在细胞生命中起着至关重要的作用，它可以隔离细胞内外环境，从而维持细胞内部稳定的化学环境。
此外，生物膜还具有许多重要的生物学功能，例如信号转导、膜蛋白通道的调节、细胞黏附和组织形成等。
蛋白质在生物膜中的作用生物膜中的蛋白质可以分为两类：固定型和非固定型。
固定型蛋白质主要是与膜中的磷脂相互作用，从而使它们紧密地结合在一起。
非固定型蛋白质则可以在膜中自由地移动，这些蛋白质在生物膜中起着调节信号转导和传输物质的作用。
生物膜中的蛋白质可以通过多种方式与膜中的脂类相互作用。
其中最常见的是通过疏水相互作用来实现蛋白质和膜中脂类的结合。
除此之外，还有一些特殊的相互作用方式，例如π-π相互作用、氢键相互作用和脂类和蛋白质之间的化学反应等。
研究生物膜中蛋白质和脂类相互作用的方法和技术研究生物膜中蛋白质和脂类相互作用的方法和技术非常多样化。
其中最常见的技术是质谱分析技术和X射线晶体学技术。
利用这些方法和技术可以得到关于蛋白质和膜中脂类结合的详细信息，包括二者的空间位置、分子量和结构等。
此外，还有一些新兴的研究方法，例如体内标记技术、膜中蛋白质相互作用分析技术和分子模拟技术等。
利用这些方法可以更加精确地研究生物膜中蛋白质和脂类相互作用的机制和规律。
应用研究生物膜中蛋白质和脂类相互作用的研究对于生物学、医学和生物工程学等方面都具有重要的应用价值。