生物化學A（上）-14總結

1、PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY 生物化學（上）-總復習 期末考試 v時間：2016年6月30日下午1:003:00 v地點：H3106 v注意：閉卷考試 v考試題型：名詞解釋、是非題、選擇題、填空題、 問答題 v答疑: 2016年6月27日下午1:00-5:00，逸夫科技 樓605-1 v發(fā)郵件到： Outline v序論、水 v氨基酸 v蛋白質 v酶 v核酸 v脂 v膜 v糖 v維生素 v激素 生物科技史上兩座最大的里程碑 v細胞結構的發(fā)現(xiàn): vDNA是基因載體的發(fā)現(xiàn): Prokaryotic no real nucleus real nucleus with doub

2、le membrane DNAcircular (usually)linear molecules (chromosomes) with histone proteins RNA-/protein- synthesis coupled in cytoplasm RNA-synthesis inside the nucleus protein synthesis in cytoplasm Ribosomes50S+30S60S+40S Cytoplasmatic structure very few structureshighly structured by endomembranes and

3、 a cytoskeleton Cell movement flagella made of flagellin flagella and cilia containing microtubules; lamellipodia and filopodia containing actin Mitochondrianoneone to several thousand (though some lack mitochondria) Chloroplastsnonein algae and plants Organizationusually single cells single cells,

4、colonies, higher multicellular organisms with specialized cells Cell division Binary fission (simple division) Mitosis (fission or budding) Meiosis 生命的源泉水 水 v氫鍵 v極性 v浸透壓： icRT v酸堿度： v緩沖液：Henderson-Hasselbalch方程: pH = pKa +log質子受體/質子供體 氫鍵 偶極矩，dipole moment, 電荷與距離之積的矢量 酸堿性 v水的離子積Kw v緩沖液：少量酸或堿加入時能抵抗pH變

5、化的 溶液體系；通常由一種弱酸及其共軛堿組成 vHenderson-Hasselbalch方程: pH = pKa +log質子受體/質子供體 Titration curve showing ionisation of acetic acid (ethanoic acid) CH3COOH = CH3COO- CH3COOH CH3COO- pH = pK = 4.76 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Buffering region pH 5.76 pH 3.76 Equivalents of OH- added pH 0 0 0.1 0.20.3 0.4 0.5

6、 0.9 100%50 Percent titrated 1.0 蛋白質的基本單位 氨基酸 22種一級氨基酸的名稱與符號 Alanine丙氨酸AlaA Arginine精氨酸ArgR Asparagine天冬酰氨Asn N Aspartic acid天冬氨酸Asp D Cysteine半胱氨酸CysC Glutamine谷氨酰胺Gln Q Glutamate谷氨酸Glu E Glycine甘氨酸GlyG Histidine組氨酸HisH Isoleucine異亮氨酸IleI Leucine亮氨酸LeuL Lysine賴氨酸LysK Methionine甲硫氨酸MetM Phenylalanin

7、e苯丙氨酸PheF Proline脯氨酸ProP Pyrrolysine 吡咯賴氨酸PyLO Serine絲氨酸SerS Selenocysteine硒代半胱氨酸SecU Threonine蘇氨酸ThrT Tryptophan色氨酸TrpW Tyrosine酪氨酸TyrY Valine纈氨酸ValV L-氨基酸的基本結構 CHH2 N COOH R 碳原子,不對稱碳原子 側鏈 二十種氨基酸除 Gly外全是L-型。 Pro呢？ 殘基：在肽鏈中每個氨基酸都脫去一個水分子，脫水后 的殘余部分叫殘基（residue), 因此蛋白質肽鏈中的氨 基酸統(tǒng)統(tǒng)是殘基形式。 Chiral carbon L型氨基酸

8、 與 D型氨基酸 非極性氨基酸 vGlycineGlyG vAlanineAlaA vValineValV vLeucineLeuL vIsoleucineIleI vMethionineMetM 芳香族基團氨基酸 vPhenylalanine Phe F vTyrosine TyrY vTryptophan TrpW 極性不帶電氨基酸 vSerineSerS vThreonineThrT vCysteineCysC vAsparagineAsnN vGlutamineGlnQ vProlineProP 極性帶正電氨基酸 vLysine LysK vHistidine HisH vArgini

9、ne ArgR 極性帶負電氨基酸 vAspartate AspD vGlutamate GluE 21種氨基酸的分類 v非極性氨基酸: Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Met v芳香族氨基酸：Phe,Tyr,Trp v特殊氨基酸：Gly,Cys,Pro,Sec v極性不帶電氨基酸： Ser,Thr,Cys,Asn,Gln v極性帶正電氨基酸：Lys,His,Arg v極性帶負電氨基酸：Asp,Glu 二十一種氨基酸的化學結構 其他氨基酸的結構 出現(xiàn)在蛋白質上的氨基酸修飾 4-Hydroxyproline (HYP) 6-N-methyllysine, desmocine 結締組織; P

10、hospho-Ser, -Thr, -Tyr 信號轉導蛋白; -Carboxyglutamic acid 凝血酶中; Pyroglutamic acid 神經(jīng)肽的N端; 氨基酸的理化性質 v同一個氨基酸分子上可以同時攜帶正電荷和負電 荷，稱為兩性電解質ampholyte。 v在水溶液中，氨基和羧基在不同的pH條件下表現(xiàn) 出不同的解離狀態(tài)；當氨基酸分子上的電荷總量 為零時，該pH稱為等電點（isoelectric point), 以符號pI 來表示。 氨基酸的理化性質:兩性電解質 氨基酸的兩性離子 兩性離子也稱兩極離子 （dipolar ion） 等電點 (isoelectric point,

11、pI) 氨基酸、多肽等兩性電解質 ampholyte在溶液中所 攜帶的凈電荷 net electric charge為零時 的溶液的pH值。因此也 叫isoelectric pH. pI = (pKa1+pKa2)/2 蛋白質 v1952年丹麥人Linderstrom-Lang最早提出蛋白質的結構 可以分成四個層次: primary structure一級結構：氨基酸序列 secondary structure二級結構：螺旋，折疊 tertiary structure三級結構：所有原子空間位置 quanternary structure四級結構：蛋白質多聚體 v1969年正式將一級結構定義為氨

12、基酸序列和雙硫鍵的位置。 v介于二級結構和三級結構之間還存在超二級結構（二級結 構的組合）和結構域（在空間上相對獨立）這兩個層次。 蛋白質的結構層次 作用力 破壞因子 氫鍵：-螺旋，-折疊 尿素，鹽酸胍 疏水作用：形成球蛋白的核心 去垢劑，有機溶劑 Van der Waals力：穩(wěn)定緊密堆積的集團和原子 離子鍵：穩(wěn)定-螺旋，三、四級結構 酸、堿 二硫鍵：穩(wěn)定三、四級結構 還原劑 配位鍵：與金屬離子的結合 螯合劑 EDTA 維持蛋白質空間構象的作用力 肽鍵（peptide bond）的形成 蛋白質一級結構測定的步驟 1、蛋白質的分離純化 Purification 2、二硫鍵的拆分與保護 S-S

13、cleavage 在這個條件下：KM高，結合弱；KM低，結合強。 KM是酶的特征性常數(shù)之一 =Km k1 k2k-1+ 米氏常數(shù)KM的意義（續(xù)） Km值越小, 底物 與酶的親和力越 強, 反應越迅速 定義：Vmax是酶完全被底物飽和時的反應速 度，與酶濃度成正比。 意義：Vmax=k2 E0 如果酶的總濃度已知，可從Vmax計算酶 的轉換數(shù)(turnover number)，即動力 學常數(shù)k2。 Vmax的意義 kcat 和 specificity constant kcat :當酶被底物充分飽和時，單位時間內每 個酶分子催化底物轉變?yōu)楫a物的分子數(shù)。 也叫 turnover number kc

14、at /Km :專一性常數(shù), 用來比較不同酶作用 于同一底物, 或同一種作用于不同底物的 催化效率；數(shù)值接近109為佳。 酶的轉換數(shù)Turnover number (Kcat) v意義：可用來比較每單位酶的催化能力。 The Kcat is a direct measure of the conversion of substrate to product under optimum conditions, i.e. saturated enzyme. The number of substrate molecules turned over per enzyme molecule per s

15、econd, hence “turnover number”. The overall rate of a reaction is limited by its slowest step. Hence, the Kcat will be equal to the rate constant for the slowest step. In the case of the Michaelis-Menten system this will be k2 E + S ES E + P k1 k-1 k2 specificity constant: Kcat/KM vThe ratio Kcat/KM

16、 is a convenient measure of enzyme efficiency vA good enzyme has a high Kcat/KM ratio vThis could result from:Large Kcat Small KM Lineweaver-Burk plot(雙倒數(shù)作圖) 1/V 1/S -1/KM 1/V max KM/Vmax slope = Lineweaver-Burk plot = KM 1 1 1 v S Vmax + Vmax . 二、酶濃度對反應速度的影響 當SE，反 應速度與酶濃度成 正比。 關系式為： V = K2 E 0 V E

17、v雙重影響 v最適溫度 (optimum temperature)： 酶促反應速度最快 時的環(huán)境溫度。 v低溫的應用 三、溫度對反應速度的影響 酶酶 活活 性性 0.5 1.0 2.0 1.5 0 10 20 30 40 50 60 溫度溫度 C 四、 pH對反應速度的影響 最適pH (optimum pH)： 酶催化活性最大 時的環(huán)境pH。 0 酶酶 活活 性性 pH 胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶 膽堿酯酶膽堿酯酶 246810 五、抑制劑對反應速度的影響 酶的抑制劑(inhibitor) 凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 變性的物質統(tǒng)稱為酶的抑制劑。 區(qū)別于酶的變性 抑制劑對酶有一定

18、選擇性，而變性的因素 對酶沒有選擇性 抑制作用的類型 不可逆性抑制 (irreversible inhibition) 可逆性抑制 (reversible inhibition)： v競爭性抑制 (competitive inhibition) v非競爭性抑制 (non-competitive inhibition) v反競爭性抑制 (uncompetitive inhibition) 不可逆性抑制作用 * 概念 抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需 基團相結合，使酶失活，不能用透析、超濾等 方法予以除去。 * 舉例 有機磷化合物 羥基酶 解毒 - - - 解磷定(PAM) 重金屬離子及砷化合

19、物 巰基酶 解毒 - - - 二巰基丙醇(BAL) 可逆性抑制作用 * 概念 抑制劑以非共價鍵與酶或酶-底物復合物 可逆性結合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑 可用透析、超濾等方法除去。 競爭性抑制競爭性抑制 非競爭性抑制非競爭性抑制 反競爭性抑制反競爭性抑制 1. 競爭性抑制作用 抑制劑與底物的結構相似，能與 底物競爭酶的活性中心，從而阻礙 酶底物復合物的形成，使酶的活性 降低。 競爭性抑制 vI與S結構類似，競爭 酶的活性中心； v抑制程度取決于抑制 劑與酶的相對親和力 及S； v動力學特點：Vmax 不變，表觀Km。 競爭性抑制的特點 抑制劑抑制劑 無抑制劑無抑制劑 1/v 1/S VS

20、max V I K(1) S m Ki i K I111 m (1) VVKSV maxmax 2. 非競爭性抑制 抑制劑與酶活性中心外的必需 基團結合，底物與抑制劑之間無競 爭關系。 非競爭性抑制 非競爭性抑制的特點 v抑制劑與酶活性中心 外的必需基團結合； v抑制程度取決于 I； v動力學特點： Vmax，表觀Km不 變。 抑制劑抑制劑 1/v 1/S 無抑制劑無抑制劑 ii K I11I1 m (1)(1) VVKSVK maxmax 3. 反競爭性抑制 抑制劑僅與酶和底物形成的中 間產物結合，使ES的量下降。 反競爭性抑制 v抑制劑只與ES結 合； v抑制程度取決與 I及S； v動力學

21、特點： Vmax，表觀 Km。 反競爭性抑制的特點 抑制劑抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑無抑制劑 各種可逆性抑制作用的比較 作用特征 競爭性 抑制 非競爭性 抑制 反競爭 性抑制 與I結合的組分EE、ESES 表觀Km增大不變減小 Vmax不變降低降低 六、激活劑對反應速度的影響 激活劑(activator) 使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥?物質。 必需激活劑 (essential activator) 非必需激活劑 (non-essential activator) 七、酶活性測定和酶活性單位 酶的活性酶的活性 酶的活性單位： 在規(guī)定條件下，酶促反應在單位時間 （s、min或h）內

22、生成一定量（mg、 g、 mol等）的產物或消耗一定數(shù)量的底物所 需的酶量。 國際單位(IU) 在特定的條件下，每分鐘催化1 mol底 物轉化為產物所需的酶量為一個國際單位。 催量單位(katal) 催量(kat)是指在特定條件下，每秒鐘使 mol底物轉化為產物所需的酶量。 kat與IU的換算： 1 IU=16.6710-9 kat 比活（specific activity）：酶單位數(shù)/mg 蛋白質 酶的分離純化過程中 一定要隨時追蹤酶的活性 酶 的 調 節(jié) The Regulation of Enzyme 關鍵酶 一、酶活性的調節(jié) v（一）酶原與酶原的激活 v（二）變構酶(Allosteri

23、c enzymes) v（三）酶的共價修飾調節(jié) （一）酶原與酶原的激活 酶原 (zymogen) 有些酶在細胞內合成或初分泌時只是酶 的無活性前體，此前體物質稱為酶原。 v酶原的激活 在一定條件下，酶原向有活性酶轉化的 過程。 （二）變構酶 劑 (allosteric effector) 一些代謝物可與某些酶分子活性中心以外 的部位可逆地結合，使酶構象改變，從而改變 酶的催化活性，此種調節(jié)方式稱變構調節(jié)。 變構酶的特點 通常具有四級結構，存在協(xié)同效應； 含有催化亞基和調節(jié)亞基(或催化部位和調節(jié)部位)。 S-v關系曲線為S形。 變構效應劑 (allosteric effector) （三） 酶的

24、共價修飾調節(jié) 共價修飾(covalent modification) 在其他酶的催化下，酶蛋白肽鏈上的一些基 團可與某種化學基團發(fā)生可逆的共價結合，從而 改變酶的活性，此過程稱為共價修飾。 磷酸化與脫磷酸化（最常見） 共價修飾調節(jié)的特點 受共價修飾的酶存在有（高）活性和無（低） 活性兩種形式； 具有瀑布效應（級聯(lián)效應）； 是體內經(jīng)濟、有效的快速調節(jié)方式。 二、 酶含量的調節(jié) （一）酶蛋白合成的誘導和阻遏 誘導作用(induction) 阻遏作用(repression) （二）酶降解的調控 蛋白質功能 與生物信號 1. 免疫體系分子 的相互識別 受體-配體結合的特異性 Antibody 抗體的結

25、構 TCR識別抗原 2.蛋白質與DNA的相互作用 Helix-Turn-Helix Zinc-finger Leucine zipper 非特異性: 特異性: Histones DNA-蛋白質相互作用的化學鍵 1.氫鍵:具有識別功能蛋白質的螺旋結構常與 DNA的大溝相互作用。 2.疏水鍵：暴露于大溝側緣的T-CH3基團是疏水 性的，可與疏水氨基酸殘基側鏈相互作用。 3.離子鍵：蛋白質的帶電的氨基酸殘基的側鏈與 DNA分子上的帶電基團形成離子鍵。 Histones組蛋白構成核小體 vHTH:螺旋-轉角-螺旋模式 vHLH: 螺旋-環(huán)-螺旋模式 vZinc Finger:鋅指模式 vLeucine

26、 Zipper:亮氨酸拉鏈式模式 序列特異性DNA結合蛋白的 不同結構模式 足跡法技術用于測定與特殊蛋白質結 合在DNA上的結合位點和相應的核苷酸 順序。如該技術提供了RNA聚合酶與啟動 子之間相互作用的信息并確定了作用位點 （啟動子）的核苷酸順序。 足跡法：Foot Printing 研究蛋白在DNA上的結合位點 足跡法：DNA Footprinting 核酸化學 NUCLEOTIDES（核苷酸） vBase: Adenine, Guanine, Thymine (Uracil), Cytosine vSugar: ribose, deoxy-ribose vPhosphates: 1-3

27、via phosphate ester bonds nucleotide 1 2 4 3 5 Sugar：核糖和脫氧核糖 核苷nucleoside = base + sugar Bases堿基 Nucleotide 名稱與縮寫(1) RNA：ribonucleic acid 核糖核酸 DNA：deoxyribonucleic acid 脫氧核糖核酸 vpyrimidine嘧啶： cytosine(Cyt，C)胞嘧啶 Thymine(Thy，T)胸腺嘧啶 Uracil(Ura，U) 尿嘧啶 vpurine嘌啉 ： Adenine(Ade，A)腺嘌啉 Guanine(Gua，G)鳥嘌啉 名稱與縮寫

28、(2) vRibonucleoside核糖核苷 （不帶磷酸） Adenosine(Ado)腺(嘌啉核)苷 Guanosine(Guo)鳥(嘌啉核)苷 cytidine(Cyd)胞(嘧啶核)苷 Thymidine(Thd)胸(腺嘧啶脫氧核)苷 Uridine (Urd)尿(嘧啶核)苷 vRibonucleotide核糖核苷酸 （帶磷酸） adenosine 5- mono (di, tri) phosphaste; AMP, ADP, ATP vdeoxyribonucleoside 脫氧核糖核苷 deoxyadenosine (dAdo) vdeoxyribonucleotide 脫氧核糖核苷

29、酸 dAMP, dADP, dATPdNTP 磷酸二酯鍵連接 核苷酸 5 3 DNA是遺傳物質的載體 Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of Pneumococcal types. Avery, O.T., MacLeod, C.M. 線性染色體(真核細胞); 單向復制(Unidirectional) D型(病毒DNA); 滾環(huán)式(噬菌體DNA) DNA復制相關的幾種酶 (Enzymes involved in DNA replication) DNA 聚合酶 (polymerase)

30、 連接酶 (ligase) 拓撲異構酶(topoisomerase) 其他蛋白質 DNA Polymerase I “Activities” 5-3 Polymerase: (normal) 3-5 Exonuclease: removes last base in growing strand if incorrect 5-3 Exonuclease: removes RNA primer (while 5-3 Polymerase fills in gap) 細菌復制叉上引發(fā)體的作用 1.DnaA等蛋白質結合到大腸桿菌復制起始位點oriC 的特征核苷酸序列上 2.解旋酶(Helicase)

31、幫助將雙鏈DNA解旋成單鏈 DNA 3.SSB (單鏈DNA結合蛋白) 與單鏈DNA結合幫助 穩(wěn)定單鏈結構 4.Primase合成RNA片段 5.DNA 聚合酶III以RNA片段為引物開始合成DNA 6.DNA復制叉(replication fork)的形成，DNA合 成向兩個方向同時進行, 滯后鏈(lagging strand) 上的Okazaki片段不斷被連接成大片段 7.拓撲異構酶 (Topoisomerases)幫助消除復制過 程中DNA螺旋產生的糾纏 8.RNA引物被DNA聚合酶I去除,補齊缺口; 9.最終由連接酶連接成完整的染色體DNA. Mechanism for ligatio

32、n reaction DNA復制過程中形成 的鏈狀分子需要拓撲 酶來幫助解離 原核生物的基因結構 啟動子結構基因1 結構基因2 結構基因3 轉錄終止子 DNA 真核生物的基因結構 啟動子外顯子 內含子 轉錄終止子 模板鏈與非模板鏈 在病毒中兩條鏈可以同時成為在病毒中兩條鏈可以同時成為 模板鏈，但密碼不同的蛋白質模板鏈，但密碼不同的蛋白質 Crick的中心法則 19571957年年轉錄轉錄 翻譯翻譯 19701970年年反轉錄反轉錄 RNA中的堿基配對 RNA的功能 1. 遺傳密碼的中間擔體() 2. mRNA剪接等加工的活性成份() 3. 核糖體的骨架結構及與mRNA的識別() 4. 活化氨基

33、酸的擔體() *5. 酶的活性成份 *6. 病毒基因組的擔體 真核基因mRNA的形成 tRNA與氨 基酸的連接 Crick繪制的密碼圖及使用 1. Restriction-enzyme analysis. 2. DNA Gel electrophoresis. 3. Blotting techniques. 4. DNA sequencing. 5. Solid-phase synthesis of nucleic acids. 6. The polymerase chain reaction (PCR). DNA與限制性內切酶 雙鏈DNA分子可以被上 千種從微生物中分離得 到的限制性內切酶

34、（restriction enzyme）切斷, 又可 以再連接起來。切斷的 過程不需要能量，而連 接的起來的過程卻需要 2個分子的ATP。這就 是分子克隆和DNA重組 技術的基礎。 Werner Arber, Hamilton Smith, Daniel Nathans In late 1960s. In prokaryotes, foreign DNA is degraded by endonuclease, where the cells own DNA is chemically modified (methylated), therefore is not degraded (cut

35、by restriction). A characteristic feature of the sites of methylation, was that they involved palindromic DNA sequences. Methylase /Endonuclease Blunt ends or sticky Ends. Polyacrylamide gels are used to separate fragments containing about as many as 1000 base pairs, Agarose gels are used to resolve

36、 mixtures of larger fragments (about as many as 20 kb). Pulsed-field gel electrophoresis, PFGE, 脈沖場凝膠電 泳（PFGE，Pulsed Field Gel Electrophoresis）是一種分 離大分子DNA的方法。在普通的凝膠電泳中，大的DNA分 子（10kb）移動速度接近，很難分離形成足以區(qū)分的條 帶。在脈沖場凝膠電泳中，電場不斷在兩種方向（有一定 夾角，而不是相反的兩個方向）變動。DNA分子帶有負電 荷，會朝正極移動。相對較小的分子在電場轉換后可以較 快轉變移動方向，而較大的分子在凝膠中

37、轉向較為困難。 因此小分子向前移動的速度比大分子快。脈沖場凝膠電泳 可以用來分離大小從10kb到10Mb的DNA分子。 Agarose Gel Electrophoresis _ + DNA is negatively charged from the phosphate backbone Visualize DNA with ethidium bromide fluoresces orange ONLY when bound to DNA Agarose mesh The electrophoretic mobility of a DNA fragment is inversely prop

38、ortional to the logarithm of the number of base pairs, up to a certain limit. DNA的分子雜交技術 vSouthern Blotting：to identify DNA 1.restriction digestion 2.gel running 3.blotting 4.probe labeling, hybridization 5.autoradiography vNorthern Blotting: to identify RNA Constructing novel DNA molecules in the l

39、aboratory vector ligation Recombinant DNA Foreign DNA Restriction digestion Plasmid（質粒） Biological Lipids v生物體內的主要形式是：脂和油 （Fat 與雙鍵的位置 n或 為第一個雙鍵距甲基端C的位置 為第一個雙鍵距羧基端C的位置 Polyunsaturated Fatty Acids Linoleic acid: cis, cis, 9, 12 - Octadecadienoic acid （亞油酸）18:2 (n6) Linolenic acid: cis, cis, cis, 9, 12

40、, 15 - Octadecatrienoic acid （亞麻酸）18:3 (n3) Arachidonic acid: cis, cis, cis, cis, 5, 8, 11, 14 - Eicosatetraenoic acid （花生四烯酸）20:4 (n6) Naturally-occurring Fatty Acids R CH 2 CH CH CH2 CH CH CH2 C OH O 765 43 1、cis form ( (順式）順式） 2、Not conjugated - isolated double bond.（非共軛，雙鍵是分開的）（非共軛，雙鍵是分開的） 3、Eve

41、n numbered fatty acids（偶數(shù)碳）（偶數(shù)碳） （4）按脂肪酸的功能和來源 必需脂肪酸 非必需脂肪酸 脂肪酸分類（續(xù)） 人體必需脂肪酸 Essential fatty acid，EFA：是指人 體不可缺少而自身又不能合成，必須 通過食物供給的脂肪酸。n-6系列中的 亞油酸和n-3系列中的-亞麻酸是人體 必需的兩種脂肪酸。 體內多不飽和脂肪酸(n-3，n-6類)合成途徑 EPA DHA 合成前列腺素的前體 類二十碳烷：前列腺素、凝血烷和白三烯, 合成的前體主要是花 生四烯酸。 前列腺素 ：升高體溫，促進炎癥，控制跨膜轉運，調整突觸傳 遞，誘導睡眠，擴張血管等。 凝血烷 ：引起動

42、脈收縮，誘發(fā)血小板聚集，促進血拴形成。 白三烯： 促進趨化性，炎癥和變態(tài)反應。 前列腺素 凝血烷 白三烯 花生四烯酸 Bioactive Fatty Acids vEPA (eicosapentaenoic acid)，二十碳五烯酸 （ 5,8,11,14,17）、DHA(docosahexenoic acid)，二十二碳六 烯酸（ 4,7,10,13,16,19）， ，深海魚油 的特征脂肪酸。陸地動植物幾乎不含DHA和EPA。 vDHA對腦神經(jīng)傳導和突觸的生長發(fā)育有著極其重要的作 用。缺乏DHA等必需脂肪酸，將造成大腦發(fā)育的障礙。 v 不僅對視力和學習能力有關，還有催眠和鎮(zhèn)靜的作用。 此外，

43、DHA在細胞膜構造中具有特殊作用，妊娠6個月后， 胎兒視網(wǎng)膜中DHA與花生四烯酸的比例隨著胎齡而成倍 增加。 Melting Points and Solubility in Water of Fatty Acids Solubility in Water Chain Length Melting Point 脂肪酸組裝為穩(wěn)定聚集體 蠟（Waxes）-貯存能量、防水 v由長鏈脂肪酸與長鏈碳醇形成的酯。 v蠟的熔點為60-80，較甘油酯的為高。 v防水性和堅硬度。 甘油三酯Triacylglycerols, TG v脂肪酸與甘油形成的最簡單的脂是甘油三酯， 也稱三脂酰甘油、脂肪或中性脂肪。甘油與

44、單 個脂肪酸所形成的脂稱為甘油單酯（單脂酰甘 油monoacylglycerol, MAG），與2個脂肪酸形 成的酯稱為甘油二酯(二脂酰甘油diacylglycerol, DAG）。 v甘油酯中脂肪酸為同一種脂肪酸的稱為單純甘 油酯(simple glycerides)，兩種或兩種以上的為 混合甘油酯(mixed glycerides)。 Mostly Triglycerides: O H2C OH HC OH H2C OH HO C R HO C R HO C R O O O H2C O C R O O H2C O C R HC O C R + + 3 H2O Glycerol 3 Fatt

45、y Acids Triglycerides 實際合成時，分別為磷酸甘油或磷 酸二羥丙酮及脂酰CoA。 Monoglyceride (- monostearin) Diglyceride (, - distearin) H2C OH HC OH H2C O O C (CH2)16CH3 H2C O HC OH H2C O O C (CH2)16CH3 C (CH2)16CH3 O Triglyceride ( - palmityl distearin) H2C O HC O H2C O O C (CH2)16CH3 C (CH2)16CH3 O O C (CH2)14CH3 (C18) (C16

46、) (C18) v甘油三酯的酯鍵對酸、堿敏感，可被水解，脂 肪在KOH或NaOH條件下加熱，可產生甘油和脂 肪酸的鈉或鉀鹽，這種鹽被稱為皂。水解1g甘油 三酯所需KOH的mg數(shù)為皂化值，從皂化值的數(shù) 量可略知混合脂肪酸或混合脂肪的平均相對分子 量，平均相對分子量=3 56 1000/皂化值。 O C R O O C R C R O H2C O HC O H2C O KOH H H H H2C O HC O H2C O R C OK +3 + 3 脂肪長期暴露于潮濕悶熱的空 氣中，受到空氣的作用，脂肪酸被 氧化、斷裂生成醛、酮及低分子量 脂肪酸，產生難聞的惡臭味，稱之 酸敗。中和1 g油脂中游離

47、脂肪酸所 消耗KOH的mg數(shù)稱為酸值，可表 示酸敗的程度。 油脂中不飽和雙鍵與鹵素發(fā)生加成反 應，生產鹵代脂肪酸，稱為鹵化作用。 100 g油脂所能吸收的碘的克數(shù)碘值，可 以用來判斷油脂中不飽和雙鍵的多少。 I2 + Br 2 IBr2 CHCH+ IBrCHCH BrI 反應原理為： Ni的作用下，甘油酯中的 不飽和雙鍵可以與H2發(fā)生加成 反應，油脂被飽和，液態(tài)變?yōu)?固態(tài)，可防止酸敗。 油脂中含-OH的脂肪酸可與乙酸 酐或其他酰化劑作用形成相應的酯， 稱為乙?；饔?。1g乙?；挠椭?解出的乙酸用KOH中和時所需KOH 的mg數(shù)即為乙?；?。 v溶解度：水不溶性，也無形成高度分 散的傾向，

48、甘油二酯和甘油單酯含-OH， 可形成高度分散態(tài)。 v熔點：由脂肪酸組成決定，隨飽和脂 肪酸數(shù)目及碳鏈長度的增加而增加。 v光學性質：甘油本身無光學活性，C1 及C3的脂肪酸不同時，C2為不對稱碳， 有光學活性。 生物膜的核心結構是脂質雙分子 層，構成了極性分子及離子的通過屏 障。組成生物膜的膜脂有三類： v甘油磷脂類(Glycerophospholipids) v鞘脂類(Sphingolipids)鞘磷脂和鞘糖脂 v固醇類(Sterols) Sterols 磷脂中2分子脂肪酸與甘油的C1及C2上 的羥基以酯鍵相連，成為膜脂分子疏水的 非極性的尾（nonpolar tail），磷酸與 甘油C3的

49、-OH 通過磷酸二酯鍵相連形成 磷脂酸。親水的極性的或帶電的基團與C3 的-OH相連，成為極性的頭（polar head）。甘油磷脂都是磷脂酸的衍生物， 如磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、 磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰甘油(PG)等。 PA PE PC PS PG PI v第二大類膜脂，有一個極性的頭和兩個疏水的尾， 。由鞘氨醇十八碳烯氨基二醇與一分子 長鏈脂肪酸及一分子極性頭部組成，有時極性的頭 部為磷酸以酯鍵相連的基團。 v鞘氨醇分子的C1、C2和C3上分別帶有功能基團 - OH、-NH2、-OH，與甘油磷脂中甘油的三個羥基 相似，脂肪酸與鞘氨醇的-NH2以酰胺鍵相連產生的 物質為

50、N-脂酰鞘氨醇神經(jīng)酰胺(ceramide)，與甘 油二酯的結構相似，神經(jīng)酰胺是鞘脂類化合物的結 構單位（共同前體）。 神經(jīng)酰胺的衍生物，差異在頭部，分為： v鞘磷脂（sphingomyelins, SM），含磷酸膽堿或磷 酸乙醇胺，出現(xiàn)于細胞質膜和髓鞘； v鞘糖脂（glycolipids），極性頭部有一個糖分子與 神 經(jīng) 酰 胺 C 1 的 - O H 相 連 ， 又 稱 為 腦 苷 脂 （cerebrosides），如半乳糖腦苷脂、葡萄糖腦苷 脂。 v神經(jīng)節(jié)苷脂（gangliosides），最復雜的鞘脂類化 合物，含有幾個糖單位組成極性的頭部，人腦灰質 中超過6%，而大部分非神經(jīng)動物組織含量

51、極少。 Cholesterol 多數(shù)真核生物細胞膜的結構脂質，由 四個固定環(huán)組成類固醇的母核，四個環(huán)中 的三個為六碳環(huán)，一個為五碳環(huán)，這種母 核為 (cyclopentanoperhydrophenanthrene)母核， 整個環(huán)幾乎是平面、僵硬的，C-C之間不 能旋轉。 膽固醇是動物組織中最主要的類固醇， 神經(jīng)組織及腎上腺中豐富，占腦固體物質 的17%，人體發(fā)現(xiàn)的膽石幾乎全是膽固醇， 肝、腎表面組織含量也相當多；植物中發(fā) 現(xiàn)有類似固醇物豆固醇Stigmasterol； 真菌中有麥角甾醇ergosterol，細菌中極 少含有膽固醇；一些激素和幾乎所有的性 激素都是固醇；維生素D也是固醇。 v膜

52、的組成成分； v特殊生物活性物質的前體:Bile acid 在腸道內作為乳化劑（C17側鏈親水）使食物 脂肪易于被脂肪酶所作用；各種 是通過膽固醇C17側鏈的氧化形成的； 由膽固醇轉化而來；固醇類物質還有一定 的抗炎癥作用；固醇的衍生物強心苷有治療 心臟病的作用。 與貯藏脂及結構脂質相比，生物體存 在一些數(shù)量很少、但有特殊而重要生物學 活性的脂，包括數(shù)千種類固醇及大量的類 異戊二烯化合物Isoprenoids，由異戊二 烯單體合成，包括維生素A、D、E、K)， 它們起著生物色素、酶的輔助因子、電子 載體及細胞間信號等作用。 類固醇激素主要包括：雄性激素、 雌性激素、腎上腺皮質adrenal c

53、ortex 激素、可的松Cortisol及醛甾酮 aldosterone，都含有完整的類固醇母 核。濃度低達10-9M，由某一特別組織 產生，經(jīng)血液傳遞到靶組織，與受體 蛋白高特異結合，引起基因表達及代 謝的改變。 磷脂酰肌醇及其磷酸化的衍生物 是所有真核生物細胞質膜的成分，當 特定的胞外信號與細胞膜上的特異受 體結合后，它們作為信息分子庫釋放 到胞內而起作用。 血漿中的甘油三酯和膽固醇，兩者都是疏水 性物質, 不能以游離的形式存在于血漿, 必需 與磷脂和蛋白質等一起組成復合物才能在血 液中被轉運-脂蛋白。臨床所測定的TG和總 膽固醇(TC)是血漿中所有脂蛋白中含有的甘 油三酯和膽固醇的總和。

54、一般把總膽固醇超 過230 mg/dL (6.6 mM），甘油三酯超過110 mg/dL (1.24 mM）診斷為高脂血癥。 血液中的脂質與蛋白質一起運輸構 成脂蛋白，包括 ， 各類脂蛋白含有不同比率的膽固醇、甘 油三酯、磷脂及蛋白質。 v極低密度脂蛋白VLDL，主要為甘油三酯，肝臟或小腸 內合成。食入大量脂肪或糖類可增加VLDL的合成。 v低密度脂蛋白LDL，血中60-70的膽固醇是由低密度脂 蛋白攜帶，將膽固醇由肝臟帶到周邊組織。LDL膽固醇 過高可引起的高膽固醇血癥，是冠狀動脈硬化和心臟疾病 的危險因子，被稱為“壞”的的膽固醇。 v高密度脂蛋白HDL，血中20-30的膽固醇由高密度脂 蛋

55、白運送，將周邊組織的膽固醇帶回肝臟代謝。HDL膽 固醇愈高，患冠狀動脈心臟疾病的幾率愈低，被稱為“好” 的膽固醇。 脂蛋白中與脂類結合的蛋白質稱為載脂蛋白，在 肝臟和小腸粘膜細胞中合成。已發(fā)現(xiàn)了十幾種載脂 蛋白，結構與功能研究比較清楚的有apoA、apoB、 apoC、apoD與apoE五類。每一類脂蛋白又可分為 不同的亞類，如apoB分為B100和B48；apoC分為 C、C、C等。載脂蛋白含有較多的雙性 螺旋結構，表現(xiàn)出兩面性，分子的一側極性較高可 與水溶劑及磷脂或膽固醇極性區(qū)結合，構成脂蛋白 的親水面，分子的另一側極性較低可與非極性的脂 類結合，構成脂蛋白的疏水核心區(qū)。 生 物 膜 包

56、括 細 胞 （ 外 ） 膜 ( p l a s m a membrance) 及細胞內膜(細胞器膜)。 生物膜的形成對于生物體能量的貯存及細胞間的 通訊起著中心作用。膜的生物活性來自于膜自身 ：膜連接緊密但有彈性；膜自我封閉， 對極性分子有選擇性通透；膜的彈性允許膜在細 胞生長和運動中改變形狀；暫時破裂且可自封閉 的能力可保證兩個細胞或兩個膜狀包裹物的融合。 1. 生物膜是細胞獨立空間的界限，并有選擇 性阻隔效果； 2. 生物膜是特定生物功能反應進行的場所； 3. 生物膜可探測傳遞電子信號及化學信號； 4. 生物膜控制物質的運輸 ； 5. 生物膜是細胞間聯(lián)系的媒介。 v脂質 : 主要為三類，磷

57、脂、糖脂及固醇類或甘 油磷脂、鞘脂和固醇。 v蛋白質: 主要為三類，貫穿性膜蛋白、附著性 膜蛋白、附脂質膜蛋白。 v糖類：糖類沒有單獨以糖分子存在于生物膜上， 而是以共價鍵結合于蛋白質或脂質分子上，以糖 蛋白或糖脂出現(xiàn)于生物膜上。 依與雙層脂質之間立體結構位置，分三類 : v貫穿性膜蛋白 (integral membrane protein)： 以 -螺旋結構貫穿雙層脂質，雙層脂質區(qū)可含 有20至30個氨基酸；可由氨基酸序列預測此種 -螺旋結構，例如鈉鉀泵。 v附著性膜蛋白（外周蛋白）(peripheral membrane protein)：蛋白質以非共價附于膜脂 或貫穿性膜蛋白上。 v附脂

58、性膜蛋白（拋錨蛋白）(lipid-anchored proteins): 蛋白質以共價鍵連于膜脂質的fatty acid 或 prenyl group上。 外周蛋白 pH改變、螯 合劑、尿素、 碳酸鹽可除去 外周蛋白 嵌入（膜 內）蛋白 去污劑 糖蛋白 v不同來源膜的蛋白質組成比其脂質組成的變化更 大，反映在膜功能的特化上。如視網(wǎng)膜桿狀細胞對 于接受光為高度特化，90%以上的膜蛋白是光吸收 蛋白視紫紅質；特化較低的紅細胞質膜約含20種 顯著的蛋白質及十幾種較少的蛋白質，多數(shù)的蛋白 質為運輸載體，每一種蛋白質運輸一種跨膜的溶質。 v有些膜蛋白還與一個或多個脂共價結合，后者可 能形成一種疏水的穩(wěn)定

59、體系以保證蛋白質存在于膜 上。 與膜蛋白或膜脂結合，分布不對稱。 糖脂和糖蛋白的寡糖分布在非細胞質的一側，在 內膜上的糖側向膜系內腔。分布于質膜表面的糖殘 基形成一層多糖-蛋白質復合物（又稱：細胞外殼） 生物膜組成中常見的單糖：半乳糖、甘露糖、巖 藻糖（葡萄糖，唾液酸）、半乳糖胺。 功能：不清楚，推測與細胞表面行為有關。 多糖-細胞表面的天線，在接受外界信息以及細 胞間相互識別方面有重要作用。 v靜電力：存在于一切極性的和帶 電荷基團之間的吸引或排斥。 v疏水力：維持膜結構的主要作用 力。 v范德華引力：使膜中分子盡可能 彼此靠近與疏水力相互補充。 溫度引起側 鏈熱運動 脂雙層平 面的擴散 跨

60、膜擴散： “翻跟頭” 糖蛋白分布的不對稱性反映了功能的 不對稱；許多膜蛋白在雙分子層上有一定 的取向，很少發(fā)生翻轉的情況，即使有， flip-flop也非常慢。蛋白質分布的不對稱 往往還與組成膜上的泵相關。 膜蛋白的側向擴散; 膜蛋白的旋轉擴散,膜蛋白圍繞與膜平面 相垂直的軸進行旋轉運動。 膜蛋白旋轉擴散慢于側向擴散。膜蛋白的 側向擴散又顯著慢于膜脂的側向擴散。 膜脂合適的流動性是膜蛋白正常功能表現(xiàn) 的必要條件。 高爾基體分泌 泡:胞吐作用 內涵體和溶酶體 的融合:內吞作用 病毒感染 精卵細胞融合 植物小液泡的融合 細胞分裂兩質膜的分開 生物細胞都要從環(huán)境獲得物質作為生 物合成和能量消耗，還需