脂质 2 德国生化学家 约翰 土迪修姆 1884年发现鞘氨醇脂.

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1 脂质 2 德国生化学家 约翰 土迪修姆 1884年发现鞘氨醇脂

2 储藏脂质 结构脂质 活性脂质 讲课线索 回顾前面的内容： 简单的脂类实际上基本上是作为储藏能量用的

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4 一、物理性质 脂肪一般为无色，无嗅，无味，呈中 性，比重略小于1。
脂肪不溶于水，而易溶于非极性有机 溶剂。在有乳化剂的存在下，油脂可 与水混合成乳状液。 天然脂肪一般无明确的熔点。 乳化剂：一些表面活性剂，如肥皂洗油脂 为什么动植物把脂肪作为能量储藏形式？ 为什么没有明确熔点？为什么双键会降低熔点？

5 如甘油1，3位上的羟基上的脂肪酸取代基 不同时，第2位上的碳原子成为手性碳原子， 具有旋光性。
脂肪具有折光性。不饱和脂肪的折光率一 般比饱和脂肪高，饱和脂肪分子量高的折 光率也高。故可用测定脂肪的折光率来判 断脂肪分子中脂肪酸的性质。 1，3位等会儿定义

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7 二、化学性质： 酯键、甘油、脂肪酸有关 1、由酯键产生的性质——水解及皂化 酸，脂肪酶

8 皂化（saponification) 油脂的碱水解作用称为皂化。 产物是脂肪酸的盐类，俗称皂；甘油

9 2、不饱合脂肪酸产生的性质 氢化与卤化：脂肪分子中的不饱合FA可以 与氢及卤素发生加成反应，即氢化 （hydrogenation)与卤化(halogenation)。 􀂇 卤化反应中吸收卤素的量反映不饱合键的 多少，通常用碘值（iodine value)来表示 油脂的不饱和程度。碘值是100g油脂卤化 时所能吸收碘的克数。

10 酸败与自动氧化：天然油脂长时间暴露在 空气中产生难闻的气味，这种现象称为酸 败。这是脂类所含的不饱合脂肪与分子氧 作用后，产生脂酸过氧化物，进而降解成 挥发性的醛、酮、酸等复杂物质。􀂇
酸败程度一般用酸值(acid value）来表 示，酸值即是中和1g油脂中的游离脂肪酸 所需要的KOH mg数。

11 3、羟基脂肪酸产生的性质 乙酰化：含羟基FA的油脂可与乙酸酐或其 他酰化剂作用形成乙酰化油脂或其他酰化 油脂。油脂的羟基化程度一般用乙酰化值 表示。 •乙酰化值是指中和从1g乙酰化产物中释放 的乙酸所需的KOH mg数，从乙酰化值的 多少，可以推知样品中所含羟基的多少。 •注意：乙酰化值是经过两步反应测定的， 先乙酰化，再水解，再中和。

12 三酰基甘油的各项指标，意义 1、皂化值（评估油的质量）完全皂化1克油脂所需 KOH的毫克数，
2、碘值（不饱和键的多少）100克油脂吸收碘的 克数。 3、酸值（酸败程度）中和1 克油脂中的游离脂肪 酸所消耗的KOH毫克数。 4、乙酰值（羟基的多少）1g乙酰化产物中释放的 乙酸所需的KOH毫克数

13 三、甘油的性质，立体专一性编号 甘油具有甜味，粘稠状，比水重（1.26),与 水、乙醇可以混溶。不溶于一些非极性溶 剂。
甘油可以与无机酸或有机酸生成酯，如3- P-甘油，是脂肪代谢中的中间产物。 甘油在脱水剂（如P2O5)的作用下可以发 生脱水作用，生成丙烯醛（CH2=CH- CHO）。成为有臭味的气体，由于可鉴定 甘油的存在。

14 立体专一性编号 （stereospecific numbering，sn）
甘油本身不是手性分子，用DL构型会有混乱 需要确定三个碳原子的序号 为什么要用立体专一性编号？用DL系统不行吗？

15 将甘油中间碳原子套用RS表示法，原子序数原则 （CIP），由羟基可以向两个羟甲基的方向数，如 果先朝其中一个羟甲基数所得旋转方向为逆时针， 即虚拟的S构型，那么该羟甲基的C原子为1号，
OH CH2OH H S 2 2 3 3

16 投影式表示甘油衍生物的规则 1，甘油分子的的投影式上下书写，从上至下，由 于三个原子组成，分别标以1，2，3表示，并且顺 序不能颠倒。
2、中间的碳原子（第二位碳原子）上的羟基投影 式表示时，一定在碳链的左侧，在碳2上面的的碳 原子称为碳-1，在碳2下在的碳称为碳3，即立体 专一性编号，用sn-表示。 满足这两点就满足上张幻灯的定义

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21 半乳糖基

22 第二部分：膜结构中的脂质 细胞膜的基本构架是双层脂膜，作为阻止极性分子 和离子自由通过的“壁垒”。 膜脂的特点： 双性分子 五种膜脂：
甘油磷脂 甘油半乳糖脂和甘油硫酸糖脂 古细菌的四醚脂（tetraether lipids） 鞘氨醇脂（sphingolipids） 甾醇类（sterols） Sphinx 狮身人面像

23 结构 极性头部： －OH（甾醇类）； 由磷酸二酯键连接的极性头部（磷脂） 单糖，复杂寡糖（糖脂） 非极性的尾部： 各种各样的脂肪酸组合
极性头部和非极性尾部的组合导致了膜脂组成的多样 性 磷脂如甘油磷脂或鞘氨醇磷脂

24 1. 甘油磷脂 甘油磷脂也称磷酸甘油酯。最简单的磷酸甘油酯 是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来的。 结构特征 二酰化甘油磷酸脂＝磷脂酸

25 憎水基团 注意，此非投影式 亲水基团

26 X=

27 头部X基团通过磷酸二酯键与甘油连接 磷酸二酯键在中性条件下带一个负电荷 头部X基团可能带负电（磷脂酰肌醇4，5－二磷酸） 可能呈中性（磷脂酰丝氨酸） 可能带正电（磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺）

28 磷脂酸 磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂） 磷脂酰胆碱 （卵磷脂） 磷脂酰丝氨酸 （血小板第三因子） 磷脂酰甘油 磷脂酰肌醇 4，5－二磷酸
二磷脂酰甘油 （心磷脂） 头部X基团电性的差异可以极大的改变膜表面的性质 －5？

29 甘油磷脂所含脂肪酸具有多样性，不同物种，同一 个物种的不同组织，同一细胞膜的不同部位，所含 甘油磷脂的种类可能都是特异的
规律： 一般在C1上有16碳或18碳的饱和脂肪酸 在C2上连有18或20碳的不饱和脂肪酸 特例很少。 选择脂肪酸和头部X基团的生物学意义未知

30 特殊的甘油磷脂 在某些动物组织和单细胞生物中，富含醚脂（ether lipid）：两个烃链中的一条与甘油以醚键连接，该烃链 可能是饱和的，也可能在C1和C2之间有双键 心脏中一半的磷脂是缩醛磷脂 纤毛虫，嗜盐细菌中含醚脂较多 为什么需要醚键连接的甘油磷脂？ 不知道 推测可能与其对抗磷脂酶有关 缩醛磷脂

31 作为信号分子的醚脂：血小板活化因子 由嗜碱性粒细胞释放，刺激血小板聚集并释放5－羟色胺，一种刺激血管收缩的因子。在过敏反应和发炎过程中起作用
当体内5-羟色胺水平升高时，血管收缩；当5-羟色胺水平降低时，血管扩张，而血管的 扩张可能会引起偏头痛或其他疾病。 It causes platelets to aggregate and blood vessels to dilate. Thus, it is important to the process of hemostasis（止血）. At a concentration of 10−12 mol/L, PAF causes life threatening inflammation of the airways to induce asthma like symptoms. ... 活性物质如组胺、缓激肤、5－羟色胺和血小板激活因子等，导致全身毛细血管扩张 和通透性增加，心排血量急剧减少，血压下降达休克水平 5羟色胺 it is actively taken up by blood platelets, which store it. When the platelets bind to a clot, they disgorge serotonin, where it serves as a vasoconstrictor and helps to regulate hemostasis and blood clotting. paf本身的作用是使血管舒张，而五羟色胺本身作用是使收缩 Hemostasis occurs when blood is present outside of the body or blood vessels. It is the instinctive response for the body to stop bleeding and loss of blood. During Hemostasis three steps occur in a rapid sequence. Vascular spasm is the first response as the blood vessels constrict to allow less blood to be lost. In the second step, platelet plug formation, platelets stick together to form a temporary seal to cover the break in the vessel wall. The third and last step is called coagulation or blood clotting. Coagulation reinforces the platelet plug with fibrin threads that act as a “molecular glue”.[1] Platelets are a large factor in the hemostatic process. They allow for the creation the “platelet plug” that forms almost directly after a blood vessel has been ruptured. Within seconds of a blood vessel’s epithelial wall being disrupted platelets begin to adhere to the sub-endothelium surface. It takes approximately sixty seconds until the first fibrin strands begin to intersperse among the wound. After several minutes the platelet plug is completely formed by fibrin.[2] Hemostasis is maintained in the body via three mechanisms: Vascular Spasm - Damaged blood vessels constrict. Vascular spasm is the blood vessels first response to injury. The damaged vessels will constrict (vasoconstrict) which reduces the amount of blood flow through the area and limits the amount of blood loss. This response is triggered by factors such as a direct injury to vascular smooth muscle, chemicals released by endothelial cells and platelets, and reflexes initiated by local pain receptors. The spasm response becomes more effective as the amount of damage is increased. Vascular spasm is much more effective in smaller blood vessels.[1] Platelet plug formation - Platelets adhere to damaged endothelium to form platelet plug (primary hemostasis) and then degranulate. Platelet Plug Formation: Platelets play one of the biggest factors in the hemostatic process. Being the second step in the sequence they stick together (aggregation) to form a plug that temporarily seals the break in the vessel wall. As platelets adhere to the collagen fibers of a wound they become spiked and much stickier. They then release chemical messengers such as adenosine diphosphate (ADP), serotonin and thromboxane A2. These chemicals are released to cause more platelets to stick to the area and release their contents and enhance vascular spasms. As more chemicals are released more platelets stick and release their chemicals; creating a platelet plug and continuing the process in a positive feedback loop. Platelets alone are responsible for stopping the bleeding of unnoticed wear and tear of our skin on a daily basis.[3] The second stage of Hemostasis involves platelets that move throughout the blood. When the platelets find an exposed area or an injury, they begin to form what is called a platelet plug. The platelet plug formation is activated by a glycoprotein called the Von Willebrand factor (VWF), which are found in the body’s blood plasma. When the platelets in the blood are activated, they then become very sticky so allowing them to stick to other platelets and adhere to the injured area.[4][5] There are a dozen proteins that travel along the blood plasma in an inactive state and are known as clotting factors. Once the platelet plug has been formed by the platelets, the Clotting factor begin creating the platelet plug. When this occurs the clotting factors begin to form a collagen fiber called fibrin. Fibrin mesh is then produced all around the platelet plug, which helps hold the fibrin in place. Once this begins, red and white blood cells caught up in the fibrin mesh which causes the clot to become even stronger.[3] Blood coagulation - Clots form upon the conversion of fibrinogen to fibrin, and its addition to the platelet plug (secondary hemostasis). Coagulation: The third and final step in this rapid response reinforces the platelet plug. Coagulation or blood clotting uses fibrin threads that act as a glue for the sticky platelets. As the fibrin mesh begins to form the blood is also transformed from a liquid to a gel like substance through involvement of clotting factors and pro-coagulants. The coagulation process is useful in closing up and maintaining the platelet plug on larger wounds. The release of Prothrombin also plays an essential part in the coagulation process because it allows for the formation of a thrombus, or clot, to form. This final step forces blood cells and platelets to stay trapped in the wounded area. Though this is often a good step for wound healing, it has the ability to cause severe health problems if the thrombus becomes detached from the vessel wall and travels through the circulatory system; If it reaches the heart or brain it could lead to stroke, heart attack, or pulmonary embolism. However, without this process the healing of a wound would not be possible.[1]

32 2. 甘油半乳糖脂和甘油硫酸糖脂 植物细胞中的膜脂以甘油半乳糖脂 （glactolipids）为主，主要分布在叶绿体内膜上 （类囊体）
占维管植物膜脂的70－80％，可能是生物圈中丰 度最高的膜脂 一个或两个半乳糖残基在C3与1，2－二酰基甘油 相连 带硫酸基团的葡萄糖基与二酰基甘油以糖苷键连 接，与磷酸基团很像

33 两种甘油半乳糖脂

34 问题：为什么甘油糖脂在植物的膜脂中占主导地位？
土壤中P是限制性因素，进化的适应 一种甘油硫酸糖脂

35 三. 古细菌中特殊的膜脂 古细菌：极端环境中的微生物，高温，低pH，高渗透压。
含有分支长链的烃链（32C），两头分别与两个甘油分子以醚键连接 两倍于普通甘油磷脂或鞘磷脂，拥有两个极性头，贯穿于整个细胞膜 命名： 甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）

36 二植烷四醚脂（diphytanyl tetraether lipid）
为什么需要这种膜脂？ 酯键在极端环境下更容易水解。醚键更稳定 二植烷四醚脂（diphytanyl tetraether lipid）

37 四. 鞘氨醇脂 鞘氨醇的衍生物，不含甘油 一分子长链的氨基醇：鞘氨醇（sphingosine，4- sphingenine）或其衍生物；
一分子长链脂肪酸 一个极性头部，以糖苷键连接或以磷酸二酯键连接

38 鞘氨醇C1，2，3类似于甘油的三个碳原子 当一个脂肪酸与C2上的－NH2结合，得到的化合 物称为神经酰胺（ceramide），与二脂酰甘油 （DG）结构类似

39 三种类型的鞘氨醇脂（根据头部X基团不同）： 鞘磷脂（sphingomyelins）：头部为磷酸胆碱， 或磷酸乙二醇胺（与甘油磷脂同属磷脂）
鞘糖脂（glycosphingolipids）：头部为不带电荷 的糖基 神经节苷脂（gangliosides）：头部为末端含一个 或多个N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）的寡糖链 注意：神经氨酸（唾液酸，一种糖的衍生物）和神经酰胺的区别

40 含一个唾液酸（神经氨酸）为GM，两个为GD。。。GT，GQ

41 细胞膜表面的鞘氨醇脂是生物识别的位点 人体细胞膜中发现至少 60种鞘氨醇脂 很多种富集于神经元细 胞膜上，多数功能未知
人类的血型决定于鞘氨 醇脂上糖基的不同 神经节苷脂分布于细胞 膜外表面，作为细胞之 间通讯的识别位点 发育过程中神经节苷脂的种类和量发生了非常剧烈的变化。 肿瘤发生过程某些新的神经节苷脂开始表达 某种神经节苷脂在低浓度下就可导致神经性肿瘤细胞的分化

42 磷脂和鞘脂在溶酶体中降解 溶酶体中含有多种磷脂酶，分别水解不同的位点 细胞一直不停的更新膜脂，维持动态变化
去掉一个脂肪酸的甘油磷脂称溶血磷脂

43 神经节苷脂在溶酶体中被一系列的酶催化降解，糖 基被一个一个的去掉，最终形成神经酰胺 （ceramide）
这些酶对应的基因突变将导致严重的遗传病

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45 前面的小结

46 五. 含4个连体环的甾醇类（sterols） 分布于所有真核细胞中 特点： 四个连体环 三个六元环，一个五元环
连体环几乎是平面的，相对“坚硬”，不允许 C －C单键的自由旋转

47 胆固醇（Cholesterol） 动物组织中主要的甾醇类化合物 双性，亲水羟基作为头部，非极性的碳氢作为“身 体” 长度类似于16碳的脂肪酸
由异戊二烯单元合成 类似的植物中的“豆固醇”（stigmasterol），真菌中的麦角固醇（ergosterol） 细菌自己不合成固醇，但可以将环境中的固醇插入膜中

48 作为膜脂的成分 作为生物活性分子的前体 甾醇类激素 胆汁酸（Bile acid）：胆固醇的极性衍生物，作为 肠道的“表面活性剂”，乳化油脂，使之更易被脂 肪酶水解