學習重點 分類要看骨架與頭基:甘油磷脂以甘油為骨架;神經鞘脂質以神經鞘胺醇為骨架。磷脂、醣脂與神經鞘脂質的分類可以重疊。 結構決定位置:磷脂、游離膽固醇及脂蛋白元具有雙性;三酸甘油脂與膽固醇酯偏疏水,主要供儲存或置於脂蛋白核心。 掌握神經鞘脂質核心:神經醯胺=神經鞘胺醇+脂肪酸;再接不同頭基,可形成神經鞘磷脂或神經鞘醣脂。 記住膜脂與發炎介質:膜脂雙層主要含磷脂、醣脂及膽固醇;PAF是脂質,前列腺素不是神經鞘脂質。 運輸看能量與機制:擴散順梯度;主動運輸利用能量;受體媒介胞吞依賴特定受體與囊泡。鈉鉀幫浦屬初級主動運輸。 核心觀念 一、脂質分類:骨架與組成須分開判斷 脂質包括儲能脂質、膜結構脂質及訊息分子。依骨架分類與依所含基團分類,並非互斥:神經鞘磷脂同時屬於磷脂與神經鞘脂質;神經節苷脂同時屬於醣脂與神經鞘脂質。 類別結構特徵代表物質與功能 三酸甘油脂甘油與三分子脂肪酸形成酯鍵主要儲存能量,不是膜脂雙層主要成分 甘油磷脂一般含甘油、脂肪酸及含磷酸的極性頭基磷脂醯膽鹼、磷脂醯絲胺酸,為主要膜脂 神經鞘脂質以神經鞘胺醇為骨架,常以神經醯胺為核心神經醯胺、神經鞘磷脂、神經鞘醣脂 醣脂脂質連接一個或多個醣基參與細胞辨識、血型抗原及腫瘤相關抗原 固醇具有四個相連碳環膽固醇調節膜流動性,並為多種生理物質的前驅物 卵磷脂(lecithin)通常指磷脂醯膽鹼,與磷脂醯絲胺酸皆屬甘油磷脂,不是神經鞘脂質。神經鞘磷脂雖含磷酸,卻不以甘油為骨架。 二、神經鞘脂質的結構與衍生物 神經鞘胺醇(sphingosine)是常見的18碳長鏈胺基醇,具有一個胺基。其胺基與一分子脂肪酸形成醯胺鍵,便成為神經醯胺(ceramide)。因此,神經醯胺不是甘油加脂肪酸,也不是神經鞘胺醇加葡萄糖。 物質組成與辨識重點 神經醯胺神經鞘胺醇+一分子脂肪酸,是多種神經鞘脂質的核心 神經鞘磷脂神經醯胺接磷酸膽鹼;含神經鞘胺醇、脂肪酸、磷酸與膽鹼,不含甘油 半乳糖神經醯胺神經醯胺接一個半乳糖,屬神經鞘醣脂,也是腦苷脂的一種 神經節苷脂神經醯胺接含唾液酸的寡醣鏈,屬神經鞘醣脂 上述以神經醯胺為核心的脂質,水解其醯胺鍵可釋出一分子脂肪酸;神經鞘胺醇本身的長碳鏈不算另一分子脂肪酸。 ABO血型的抗原決定基是細胞表面的特定醣鏈結構,可存在於醣蛋白與神經鞘醣脂上。選擇脂質類別時,應掌握「神經鞘醣脂與血型有關」,不可直接概括成「神經節苷脂決定血型」。神經鞘醣脂也與腫瘤相關抗原有關。 三、雙性分子、膽固醇與脂蛋白 雙性(amphipathic)指同一分子兼具親水與疏水部分。磷脂的極性頭部親水、碳氫鏈疏水;游離膽固醇具有親水羥基與疏水環狀骨架;脂蛋白元則具有可分別接觸水相與脂質的區域。 脂蛋白成分雙性與分布 磷脂、游離膽固醇具雙性,主要位於表面 脂蛋白元具親水與疏水區,分布於表面並參與運輸、受體辨識等功能 三酸甘油脂、膽固醇酯高度疏水,主要位於核心 游離膽固醇共有27個碳,不含脂肪酸。它雖有碳氫側鏈,該側鏈並不是長鏈脂肪酸。相對地,三酸甘油脂、常見磷脂及神經鞘磷脂均含脂肪酸。 膽固醇的羥基與脂肪酸酯化後形成膽固醇酯,親水性降低,總碳數還要加上脂肪酸的碳,不能再把整個分子算成27碳。 四、膜脂雙層與脂質發炎介質 細胞膜脂雙層的主要脂質為磷脂、醣脂及固醇;動物細胞膜的代表性固醇是膽固醇。磷脂醯膽鹼與神經鞘磷脂皆是重要膜脂,醣脂的醣基主要朝向細胞外側,參與辨識。 三酸甘油脂與膽固醇酯缺乏適合朝向水相的明顯親水頭部,主要存在於脂滴或脂蛋白核心,不是膜脂雙層的主要結構成分。脂蛋白表面的脂質是單層排列,須與細胞膜的脂雙層區分。 血小板活化因子(PAF)是醚型磷脂,屬脂質性訊息與發炎介質,可促進血小板活化;名稱有「因子」不代表是蛋白質。 前列腺素(prostaglandin)屬二十碳類脂質介質,常由花生四烯酸經環氧化酶途徑生成;它不是以神經鞘胺醇為骨架,因此不屬神經鞘脂質。 五、細胞膜與胎盤的物質運輸 機制判斷關鍵例子 簡單擴散直接穿過脂雙層,順濃度梯度,不需載體或ATP氧、二氧化碳跨膜及跨胎盤移動 促進擴散經載體或通道,順濃度或電化學梯度,運輸本身不需能量驅動胎盤葡萄糖經葡萄糖運輸蛋白轉運 主動運輸利用能量,可使物質逆電化學梯度移動鈉鉀幫浦;胎盤多種胺基酸的運輸 受體媒介胞吞配體與特定受體結合後,形成囊泡攝取胎盤細胞經LDL受體攝取低密度脂蛋白 鈉鉀幫浦直接水解ATP,每個運作循環將3個鈉離子送出細胞、2個鉀離子送入細胞,屬初級主動運輸。次級主動運輸則利用既有離子梯度,間接取得能量。 胎盤對低密度脂蛋白(LDL)具有受體媒介胞吞的攝取機制,可取得其中的膽固醇;應區分胎盤細胞攝取LDL與完整LDL顆粒直接進入胎兒循環。 IgG可經受體相關機制跨胎盤轉運,IgM通常不能有效通過胎盤。紅血球不是經此類受體胞吞完成正常母胎運輸;甲狀腺素的胎盤運輸涉及特定膜運輸蛋白,不能套用LDL的胞吞途徑。 常考陷阱 「磷脂都含甘油」:錯。神經鞘磷脂是磷脂,但骨架為神經鞘胺醇。 「神經鞘磷脂含絲胺酸作為頭基」:不可與磷脂醯絲胺酸混淆;本單元掌握神經鞘磷脂含磷酸膽鹼。 「神經節苷脂不是醣脂」:錯。它是含唾液酸的神經鞘醣脂,但不能因此直接認定它決定ABO血型。 「膽固醇含長鏈脂肪酸」:錯。膽固醇本身不含脂肪酸;膽固醇酯才另接脂肪酸。 「所有脂質都具雙性、都能構成膜」:錯。三酸甘油脂不是雙性分子的典型,也不是主要膜脂。 「PAF是蛋白質;前列腺素是神經鞘脂質」:皆錯。前者是醚型磷脂,後者是二十碳類介質。 「一進一出就是交換性擴散」:錯。鈉鉀幫浦直接消耗ATP,應判為主動運輸。 「大分子均可經受體通過胎盤」:錯。須具對應受體與運輸途徑;LDL、IgG與IgM不可混為一談。 記憶口訣 「鞘胺十八一胺基,接酸成醯胺;接磷膽成鞘磷,接糖成鞘糖。」 「膜有磷、糖、膽;核心三酸加膽酯。游離膽固二十七,酯化加酸碳另計。」 「簡單直接過,促進靠蛋白;主動需能量,受體靠囊泡。」