磷脂
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磷脂(Phospholipid),也稱磷脂類、磷脂質(zhì),是含有磷酸的脂類,屬于復(fù)合脂。磷脂組成生物膜的主要成分,分為甘油磷脂與鞘磷脂兩大類,分別由甘油和鞘氨醇構(gòu)成。磷脂為兩性分子,一端為親水的含氮或磷的尾,另一端為疏水(親油)的長(zhǎng)烴基鏈。由于此原因,磷脂分子親水端相互靠近,疏水端相互靠近,常與蛋白質(zhì)、糖脂、膽固醇等其它分子共同構(gòu)成脂雙分子層,即細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。
脂
英語(yǔ)名詞:phospholipid 簡(jiǎn)稱:PL
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磷脂的概念
磷脂是一類含有磷酸的脂類,機(jī)體中主要含有兩大類磷脂,由甘油構(gòu)成的磷脂稱為甘油磷脂(phosphoglyceride);由神經(jīng)鞘氨醇構(gòu)成的磷脂,稱為鞘磷脂(sphingolipid)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:具有由磷酸相連的取代基團(tuán)(含氨堿或醇類)構(gòu)成的親水頭(hydrophilic head)和由脂肪酸鏈構(gòu)成的疏水尾(hydrophobic tail)。在生物膜中磷脂的親水頭位于膜表面,而疏水尾位于膜內(nèi)側(cè)。
磷脂是重要的兩親物質(zhì),它們是生物膜的重要組分、乳化劑和表面活性劑(表面活性劑是能降低液體,通常是水的,表面張力,沿水表面擴(kuò)散的物質(zhì))
磷脂(phospholipid)是生物膜的重要組成部分,其特點(diǎn)是在水解后產(chǎn)生含有脂肪酸和磷酸的混合物。根據(jù)磷脂的主鏈結(jié)構(gòu)分為磷酸甘油脂和鞘磷脂。
1.磷酸甘油酯(phosphoglycerides)主鏈為甘油-3-磷酸,甘油分子中的另外兩個(gè)羥基都被脂肪酸所酯化,噒酸基團(tuán)又可被各種結(jié)構(gòu)不同的小分子化合物酯化后形成各種磷酸甘油酯。體內(nèi)含量較多的是磷脂酰膽堿(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰甘油、二磷脂酰甘油(心磷酯)及磷酯酰肌醇等,每一磷脂可因組成的脂肪酸不同而有若干種。
從分子結(jié)構(gòu)可知甘油分子的中央原子是不對(duì)稱的。因而有不同的立體構(gòu)型。天然存在的磷酸甘油酯都具有相同的主體化學(xué)構(gòu)型。按照化學(xué)慣例。這些分子可以用二維投影式來(lái)表示。D-和L甘油醛的構(gòu)型就是根據(jù)其X射線結(jié)晶學(xué)結(jié)果確定的。右旋為D構(gòu)型,左旋為L(zhǎng)構(gòu)型。磷酸甘油酯的立化化學(xué)構(gòu)型及命名由此而確定。
2.鞘磷脂(sphingomyelin)鞘磷脂是含硝氨醇或二氫鞘氨醇的磷脂,其分子不含甘油,是一分子脂肪酸以酰胺鍵與鞘氨醇的氨基相連。鞘氨醇或二氫鞘氨醇是具有脂肪族長(zhǎng)鏈的氨基二元醇。有疏水的長(zhǎng)鏈脂肪烴基尾和兩個(gè)羥基及一個(gè)氨基的極性頭。
鞘磷脂含磷酸,其末端痙基取代基團(tuán)為磷酸膽堿酸乙醇胺。人體含量最多的鞘磷脂是神經(jīng)鞘磷脂,由鞘氨醇、脂肪酸及磷酸膽堿構(gòu)成。神經(jīng)鞘磷酯是構(gòu)成生物膜的重要磷酯。它常與卵磷脂并存細(xì)胞膜外側(cè)?! ?/p>
磷脂的結(jié)構(gòu)
甘油的C(1)和C(2)羥基被脂肪酸酯化,C(3)羥基被磷酸酯化,磷酸又與一極性醇X—OH連接,這就構(gòu)成甘油磷脂。分子的非極性尾含有兩個(gè)脂肪酸的長(zhǎng)烴鏈,甘油C(1)連結(jié)的常是含16或18個(gè)碳原子的飽和脂肪酸,其C(2)位則常被16~20個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸占據(jù)。磷?!猉組成甘油磷脂的極性頭,故甘油磷脂可根據(jù)極性頭醇(X—OH)的不同分類。X=H構(gòu)成最簡(jiǎn)單的甘油磷脂,叫做磷脂酸,它在生物膜中僅有少量。通常存在于生物膜中的甘油磷脂都有極性頭。重要的甘油磷脂極性頭基舉例如下。
極性脂在水溶液表面自然形成厚度為一個(gè)脂質(zhì)分子的脂單層,其烴尾避開(kāi)水朝向大氣,而親水的極性頭則指向極性的水相。在水系統(tǒng)中,極性脂自然聚在一起形成分子團(tuán)(非極性尾朝內(nèi))或極薄的脂雙層以分開(kāi)兩個(gè)水性部分。脂雙層脂質(zhì)分子的非極性尾向內(nèi)伸展形成一個(gè)連續(xù)的內(nèi)部碳?xì)浜诵?,而極性頭朝外,伸入水相中。脂雙層較軟,易彎曲流動(dòng),是生物膜的基本結(jié)構(gòu),它們依膜的類型不同,占膜重量的20~80%不等。
鞘磷脂的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)見(jiàn)鞘脂?! ?/p>
磷脂的分類
磷脂根據(jù)骨架的不同可以分為磷酸甘油脂(glycerolphospholiid)和鞘磷脂(sphingolipid)。它們都是極性脂。極性脂由極性部分(叫做極性頭)和非極性部分(叫做非極性尾
)組成。其中,甘油磷脂又可以根據(jù)極性頭部集團(tuán)的不同區(qū)分為磷脂酰膽堿(Phosphatidyl cholines,PC)、磷脂酰乙醇氨(Phosphatidyl ethanolamines,PE)、磷脂酰絲氨酸(Phosphatidyl serines,PS)、磷脂酰肌醇(Phosphatidyl inositols,PI)、磷脂酰甘油(PG)、甘油磷脂酸(phosphatidic acid,PA)等。
依照氨基醇的不同可分以下幾類:各種甘油磷脂的極性頭部和電荷量
(1)、 磷脂酰膽堿(卵磷脂)(PC),HO—CH2CH2N+(CH3)3(膽堿),分布:,植物:大豆等,動(dòng)物:腦、精液、腎上腺、紅細(xì)胞,蛋卵黃(8-10%)。作用:控制肝脂代謝,防止脂肪肝的形成。
(2)、 磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)(PE),HO—CH2CH2-N+H3(乙醇胺),參與血液凝結(jié)。
(3)、 磷脂酰絲氨酸(PS),HO—CH2CH—COO-(絲氨酸), N+H3,
注:(1)—(3)X均為氨基醇。
(4)、 磷脂酰肌醇(PI),
(5)、 磷脂酰甘油(PG)
(6)、 二磷脂酰甘油(心磷脂)
一、甘油磷脂
(一)分類及生理功能
甘油磷脂是機(jī)體含量最多的一類磷脂,它除了構(gòu)成生物膜外,還是膽
汁和膜表面活性物質(zhì)等的成分之一,并參與細(xì)胞膜對(duì)蛋白質(zhì)的識(shí)別和信號(hào)傳導(dǎo)。
甘油磷脂基本結(jié)構(gòu)是磷脂酸和與磷酸相連的取代基團(tuán)(X);
甘油磷脂由于取代基團(tuán)不同又可以分為許多類,其中重要的有:
膽堿(choline) + 磷脂酸 ——→ 磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine)又稱卵磷脂(lecithin)
乙醇胺(ethanolamine) + 磷脂酸 ——→磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)又稱腦磷脂(cephain)
絲氨酸(serine) + 磷脂酸 ——→ 磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)
甘油(glycerol) + 磷脂酸 ——→ 磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol)
肌醇(inositol) + 磷脂酸 ——→ 磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)
心磷脂(cardiolipin)是由甘油的C1和C3與兩分子磷脂酸結(jié)合而成。心磷脂是線粒體內(nèi)膜和細(xì)菌膜的重要成分,而且是唯一具有抗原性的磷脂分子。
除以上6種以外,在甘油磷脂分子中甘油第1位的脂酰基被長(zhǎng)鏈醇取代形成醚,如縮醛磷脂(plasmalogen)及血小板活化因子(plateletactivating factor,PAF),它們都屬于甘油磷脂。
(二)甘油磷脂的合成
合成全過(guò)程可分為三個(gè)階段,即原料來(lái)源、活化和甘油磷脂生成。甘油磷脂的合成在細(xì)胞質(zhì)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行,通過(guò)高爾基體加工,最后可被組織生物膜利用或成為脂蛋白分泌出細(xì)胞。機(jī)體各種組織(除成熟紅細(xì)胞外)即可以進(jìn)行磷脂合成。
1. 原料來(lái)源
合成甘油磷脂的原料為磷脂酸與取代基團(tuán)。磷脂酸可由糖和脂轉(zhuǎn)變生成的甘油和脂肪酸生成(詳見(jiàn)甘油三酯合成代謝),但其甘油C2位上的脂肪酸多為必需脂肪酸,需食物供給。取代基團(tuán)中膽堿和乙醇胺可由絲氨酸在體內(nèi)轉(zhuǎn)變生成或食物供給。
絲氨酸——→乙醇胺——→膽堿
2. 活化
磷脂酸和取代基團(tuán)在合成之前,兩者之一必須首先被CTP活化而被CDP攜帶,膽堿與乙醇胺可生成CDP-膽堿和CDP-乙醇胺,磷脂酸可生成CDP-甘油二酯。
3. 甘油磷脂生成
1)磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺
這兩種磷脂生成是由活化的CDP-膽堿與CDP-乙醇胺和甘油二脂生成。此外磷脂酰乙醇胺在肝臟還可由與腺苷蛋氨酸提供甲基轉(zhuǎn)變?yōu)榱字D憠A。不同生物合成磷脂酰膽堿的途徑有所不同。
2)磷脂酰絲氨酸
體內(nèi)磷脂酰絲氨酸合成是通過(guò)Ca2+激活的?;?/a>交換反應(yīng)生成,由磷脂酰乙醇胺與絲氨酸反應(yīng)生成磷脂酰絲氨酸和乙醇胺。
磷脂酰乙醇胺 + 絲氨酸 ——→ 磷脂酰絲氨酸 + 乙醇胺
3)磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和心磷脂
述三者生成是由活化的CDP-甘油二酯與相應(yīng)取代基團(tuán)反應(yīng)生成。
心磷脂的另一條合成途徑。
4)縮醛磷脂與血小板活化因子
縮醛磷脂與血小板活化因子的合成過(guò)程與上述磷脂合成過(guò)程類似,不同之處在于磷脂酸合成之前,由糖代謝中間產(chǎn)物磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變生成脂酰磷酸二羥丙酮以后,由一分子長(zhǎng)鏈脂肪醇取代其第一位脂?;?,其后再經(jīng)還原(由NADPH供H)、轉(zhuǎn)?;?/a>等步驟合成磷脂酸的衍生物。此產(chǎn)物替代磷脂酸為起始物,沿甘油三酯途徑合成膽堿或乙醇胺縮醛磷脂。血小板活化因子與縮醛磷脂的不同在于長(zhǎng)鏈脂肪醇是飽和長(zhǎng)鏈醇,第2位的脂?;鶠樽詈?jiǎn)單的磷脂酶類,其中主要的有磷脂酶A1、A2、B、C和D,它們特異地作用于磷脂分子內(nèi)部的各個(gè)酯鍵,形成不同的產(chǎn)物。這一過(guò)程也是甘油磷酯的改造加工過(guò)程。
1. 磷脂酶A1
自然界分布廣泛,主要存在于細(xì)胞的溶酶體內(nèi),此外蛇毒及某些微生物中亦有,可有催化甘油磷脂的第1位酯鍵斷裂,產(chǎn)物為脂肪酸和溶血磷脂2。
2. 磷脂酶A2
普遍存在于動(dòng)物各組織細(xì)胞膜及線粒體膜,能使甘油磷脂分子中第2位酯鍵水解,產(chǎn)物為溶血磷脂1及其產(chǎn)物脂肪酸和甘油磷酸膽堿或甘油磷酸乙醇胺等。
溶血磷脂是一類具有較強(qiáng)表面活性的性質(zhì),能使紅細(xì)胞及其他細(xì)胞膜破裂,引起溶血或細(xì)胞壞死。當(dāng)經(jīng)磷脂酶B作用脫去脂肪酸后,轉(zhuǎn)變成甘油磷酸膽堿或甘油磷酸乙醇胺,即失去溶解細(xì)胞膜的作用。
3. 磷脂酶C
存在于細(xì)胞膜及某些細(xì)胞中,特異水解甘油磷脂分子中第3位磷酸酯鍵,其結(jié)果是釋放磷酸膽堿或磷酸乙醇胺,并余下作用物分子中的其他組分。
4. 磷脂酶D
主要存在于植物,動(dòng)物腦組織中亦有,催化磷脂分子中磷酸與取代基團(tuán)(如膽堿等)間的酯鍵,釋放出取代基團(tuán)?! ?/p>
二、鞘磷脂
鞘脂類(sphingolipid),組成特點(diǎn)是不含甘油而含鞘氨醇(sphingosine)。
按照取代基團(tuán)X的不同可分為兩種:
X為磷酸膽堿稱為鞘磷脂(sphingmyelin)
X為糖基稱為鞘糖脂(glycosphingolipid)
(一)鞘磷脂的合成
體內(nèi)的組織均可合成鞘磷脂,以腦組織最為活躍,是構(gòu)成神經(jīng)組織膜的主要成分,合成在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行。
以脂酰CoA和絲氨酸為原料,消耗NADPH生成二氫鞘氨醇,進(jìn)而經(jīng)脂肪酰轉(zhuǎn)移酶作用生成神經(jīng)酰胺。
(二)鞘磷脂的分解
鞘磷脂經(jīng)磷脂酶(sphingomyelinase)作用,水解產(chǎn)生磷酸膽堿和神經(jīng)酰胺。如缺乏此酶可引起肝、脾腫大及神經(jīng)障礙如癡呆等鞘磷脂沉積癥?! ?/p>
磷脂代謝
磷脂代謝(phospholipid metabolism):磷脂在生物體內(nèi)可經(jīng)各種磷脂酶作用水解為甘油、脂肪酸、磷酸和各種氨基醇(如膽堿、乙醇胺、絲氨酸等)。甘油可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮,參加糖代謝。脂肪酸經(jīng)β-氧化作用而分解。磷酸是體內(nèi)各種物質(zhì)代謝不可缺少的物質(zhì)。各種氨基醇可以參加體內(nèi)磷脂的再合成,膽堿還可以通過(guò)轉(zhuǎn)甲基作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。磷脂合成時(shí),乙醇胺或膽堿與atp在激酶的作用下生成磷酸乙醇胺或磷酸膽堿,然后再與ctp作用轉(zhuǎn)變成胞二磷乙醇胺或胞二磷膽堿。胞二磷乙醇胺或胞二磷膽堿再與已生成的甘油二酯(見(jiàn)甘油三酯的生成)合成相應(yīng)的磷脂。
磷脂的功能
磷脂,是含有磷脂根的類脂化合物,是生命基礎(chǔ)物質(zhì)。而細(xì)胞膜就由4
0%左右蛋白質(zhì)和50%左右的脂質(zhì)(磷脂為主)構(gòu)成。它是由卵磷脂,肌醇磷脂,腦磷脂等組成。這些磷脂分別對(duì)人體的各部位和各器官起著相應(yīng)的功能。
人體所有細(xì)胞中都含有磷脂,它是維持生命活動(dòng)的基礎(chǔ)物質(zhì)。磷脂對(duì)活化細(xì)胞,維持新陳代謝,基礎(chǔ)代謝及荷爾蒙的均衡分泌,增強(qiáng)人體的免疫力和再生力,都能發(fā)揮重大的作用。概括的講磷脂的基本功用是:增強(qiáng)腦力,安定神經(jīng),平衡內(nèi)分泌,提高免疫力和再生力,解毒利尿,清潔血液,健美肌膚,保持年輕,延續(xù)衰老。
磷脂主要作用之一是:乳化作用
分解過(guò)高的血脂和過(guò)高的膽固醇,清掃血管,使血管循環(huán)順暢,被公認(rèn)為血管清道夫。還可以使中性脂肪和血管中積壓的膽固醇乳化為對(duì)人體無(wú)害的微分子狀態(tài),并溶解于水中排出體外。同時(shí)阻止多余脂肪在血管壁沉積,緩解心腦血管的壓力。磷脂之所以防治現(xiàn)代文明病,其根本原因之一,就是在于它具有強(qiáng)大的乳化作用。
拿心腦血管疾病來(lái)說(shuō)吧.。日常肉類攝取過(guò)多,造成膽固醇,脂類沉積,造成血管通道狹窄,引起高血壓。血液中的血脂塊及脫落的膽固醇?jí)K遇到血管窄小位置,卡住通不過(guò),就造成了堵塞,形成栓塞。而磷脂強(qiáng)大的乳化作用可乳化血管內(nèi)沉積在血管壁上的膽固醇及脂類,形成乳白色液體,排出體外。
冠心病,結(jié)石都是同等道理。
磷脂主要作用之二:增智
人體神經(jīng)細(xì)胞和大腦細(xì)胞是由磷脂為主所構(gòu)成的細(xì)胞薄膜包覆,磷脂不足會(huì)導(dǎo)致薄膜受損,造成智力減退,精神緊張。而磷脂中含的乙酰進(jìn)入人體內(nèi)與膽堿結(jié)合,構(gòu)成乙酰膽堿。而乙酰膽堿恰恰是各種神經(jīng)細(xì)胞和大腦細(xì)胞間傳遞信息的載體。可以加快神經(jīng)細(xì)胞和大腦細(xì)胞間信息傳遞的速度,增加記憶力,預(yù)防老年癡呆。
磷脂主要作用之三:活化細(xì)胞
磷脂是細(xì)胞膜的重要組成部分,肩負(fù)著細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的重任。如果人每天所消耗的磷脂得不到補(bǔ)充,細(xì)胞就會(huì)處于營(yíng)養(yǎng)缺乏狀態(tài),失去活力。
人的肝臟能合成一些磷脂,但大部分是從飲食中攝取的,特別是三四十歲以后。但是磷脂的活性以25度左右最有效,溫度超過(guò)攝氏50度后,磷脂活性會(huì)大部分失去。因此建議健康的人亞健康的人都可以食用磷脂,會(huì)給你帶來(lái)出乎意料的效果。
磷脂的性質(zhì)
物理性質(zhì):依加工和漂白程度而呈乳白,淺黃和棕色。易溶于乙醚、笨、三路甲烷等溶劑,不溶于丙酮和水等極性溶劑。屬于兩性表面活性劑,具有乳化性。
化學(xué)性質(zhì):可進(jìn)行水解反應(yīng),乙酰基化,羥基化,?;腔?,飽和化(氧化使磷脂飽和),活化(引入不飽和基團(tuán))等反應(yīng)。
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