生物化学(全国中医药行业高等教育“十四五”规划教材)
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一、磷脂

磷脂(phospholipid)包括甘油磷脂和鞘磷脂,是分子中含有磷酸基的类脂。磷脂种类繁多,广泛存在于动植物体内,特别是动物的脑组织及其他神经组织、骨髓、心脏、肝脏、肾脏等组织器官内。磷脂大部分是生物膜成分,占膜脂的50%以上,在生物膜的结构与功能中占重要地位,少量位于细胞内外的其他部位。

1.甘油磷脂(phosphoglyceride) 是指磷脂酸(phosphatidic acid)及其衍生物(X表示取代基)。

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磷脂酸通过磷酸基与含有羟基的分子缩合,形成其他甘油磷脂,包括磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)、磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)、糖磷脂(glycophospholipid)等。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)和国际生物化学与分子生物学联合会(IUBMB)建议甘油酯中的甘油采用sn-编号(立体专一编号,据此编号在甘油的标准Fischer投影式中,C-2羟基位于左侧)。所有甘油磷脂(及许多混合甘油三酯)都有构型,根据sn-编号定义为L-构型。

(1)磷脂酰胆碱 又称卵磷脂(lecithin),是胆碱的磷脂酸酯,存在于动物的各组织器官中,在脑组织和其他神经组织、心脏、肝脏、肾上腺、骨髓中的含量丰富,占血浆磷脂的70%。磷脂酰胆碱参与各种生命活动:①构成生物膜,是膜脂(特别是细胞膜外层脂)中含量最高的甘油磷脂。②是胆碱的主要储存形式,而胆碱是兴奋性神经递质乙酰胆碱的合成原料及活性甲基的储存形式。③参与脂质消化、吸收和运输(第九章,181页;第十四章,279页)。④抑制胆汁酸对肝细胞和胆管细胞的毒性。

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(2)磷脂酰乙醇胺 又称脑磷脂(cephalin,也有定义脑磷脂是磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸的统称),是乙醇胺的磷脂酸酯,存在于动物的各组织器官中,在脑组织和其他神经组织中含量较高,是细胞膜内层脂的主要脂质(外层脂几乎不含)。磷脂酰乙醇胺参与各种生命活动,包括构成生物膜,参与凝血。

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(3)磷脂酰肌醇 几乎只存在于细胞膜内层脂中,在血小板聚集过程中起重要作用,其磷酸化产物参与信号转导和膜转运。其中磷脂酰肌醇-4,5-磷酸(PIP2)的水解产物甘油二酯(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)是重要的第二信使(第十二章,258页)。与其他甘油磷脂相比,磷脂酰肌醇的特点是其脂肪酸组成固定,C-1位是硬脂酸,C-2位是花生四烯酸。

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(4)磷脂酰丝氨酸 和磷脂酰乙醇胺共占血浆磷脂的10%。磷脂酰丝氨酸占哺乳动物磷脂的10%,几乎只存在于细胞膜内层脂中,参与细胞凋亡(细胞凋亡时磷脂酰丝氨酸外翻到外层脂中,吸引吞噬细胞吞噬凋亡细胞),参与凝血(血小板细胞膜磷酯酰丝氨酸外翻到外层脂中,参与激活凝血因子Ⅹ)。

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甘油磷脂具有两亲性(amphiphilicity):其磷酸基和取代基X构成整个分子的极性部分,称为极性头(polar head),具有亲水性,是亲水基团;其两个脂酰基长链构成整个分子的非极性部分,称为非极性尾(nonpolar tail),具有疏水性(亲脂性),是疏水基团(憎水基团)。甘油磷脂在水中可以形成脂质双分子层(lipid bilayer)结构,极性头位于脂质双分子层表面,指向水相;非极性尾位于脂质双分子层内部,避开水相。甘油磷脂的两亲性是其形成生物膜结构的化学基础。

大多数甘油磷脂甘油C-1羟基结合C16、C18的饱和脂肪酸,C-2羟基结合C18、C20的不饱和脂肪酸,因此甘油的C-2羟基是必需脂肪酸及花生四烯酸的结合位点。花生四烯酸占膜磷脂脂肪酸的5%~15%。

(5)糖磷脂 如红细胞的一种磷脂酰葡萄糖。

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2.[神经]鞘磷脂(sphingomyelin) 由鞘氨醇、脂肪酸(C16~C24的饱和脂肪酸或单不饱和脂肪酸)、磷酸、胆碱(或乙醇胺)构成,是构成生物膜外层脂(特别是脂筏)的重要磷脂,占红细胞膜脂的23%,在脑组织和其他神经组织中含量也较高,是神经髓鞘的主要成分,此外占血浆磷脂的20%。

鞘氨醇、1-磷酸鞘氨醇和神经酰胺(Cer)是参与信号转导的第二信使,调节细胞生长、分化和死亡,例如神经酰胺启动某些细胞的凋亡途径,还与2型糖尿病的发展有关。

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