Lipide sind eine vielfältige Gruppe von Verbindungen, die durch ein gemeinsames Merkmal vereint sind. Lipide sind hydrophob („Wasser-fearing“) oder unlöslich in Wasser. Lipide erfüllen viele verschiedene Funktionen in einer Zelle. Zellen speichern Energie für den Langzeitgebrauch in Form von Lipiden, sogenannten Fetten. Lipide bieten auch eine Isolierung von der Umwelt für Pflanzen und Tiere. Zum Beispiel helfen sie, Wasservögel und Säugetiere aufgrund ihrer wasserabweisenden Natur trocken zu halten., Lipide sind auch die Bausteine vieler Hormone und ein wichtiger Bestandteil der Plasmamembran. Lipide umfassen Fette, Öle, Wachse, Phospholipide und Steroide.
Ein Fettmolekül besteht aus zwei Hauptkomponenten—Glycerin und Fettsäuren. Glycerin ist eine organische Verbindung (ein Alkohol), die drei Kohlenstoffe, fünf Hydrogene und drei Hydroxylgruppen (OH) enthält. Fettsäuren haben eine lange Kette von Kohlenwasserstoffen, an die eine Carboxylgruppe gebunden ist, daher der Name „Fettsäure.,“Die Anzahl der Kohlenstoff in der Fettsäure kann zwischen 4 und 36 liegen; Am häufigsten sind solche, die 12-18 Kohlenstoff enthalten. In einem Fettmolekül werden die Fettsäuren mit einer kovalenten Bindung an jeden der drei Kohlenstoffe des Glycerinmoleküls gebunden. Dieses Molekül wird Triglycerid genannt.
Wachse
Wachs bedeckt die Federn einiger Wasservögel und die Blattoberflächen einiger Pflanzen. Aufgrund der hydrophoben Natur von Wachsen verhindern sie, dass Wasser an der Oberfläche haftet (Abbildung 5). Wachse bestehen aus langen Fettsäureketten, die kovalent an langkettige Alkohole gebunden sind.
Phospholipide
Phospholipide sind Hauptbestandteile der Plasmamembran, der äußersten Schicht tierischer Zellen. Wie Fette bestehen sie aus Fettsäureketten, die kovalent an ein Glycerin-oder Sphingosin-Rückgrat gebunden sind. Anstelle von drei Fettsäuren, wie in Triglyceriden, bilden jedoch zwei Fettsäuren Diacylglycerin, und der dritte Kohlenstoff des Glycerin-Rückgrats ist von einer modifizierten Phosphatgruppe besetzt (Abbildung 6)., Phosphatidylcholin und Phosphatidylserin sind zwei wichtige Phospholipide, die in Plasmamembranen vorkommen.
Ein Phospholipid ist ein amphipathisches Molekül, dh es hat einen hydrophoben und einen hydrophilen Teil. Die Fettsäureketten sind hydrophob und können nicht mit Wasser interagieren, während die phosphathaltige Gruppe hydrophil ist und mit Wasser interagiert (Abbildung 7). Der Kopf ist der hydrophile Teil und der Schwanz enthält die hydrophoben Fettsäuren. In einer Membran bildet eine Doppelschicht von Phospholipiden die Matrix der Struktur, die Fettsäureschwänze von Phospholipiden stehen nach innen, weg von Wasser, während die Phosphatgruppe nach außen zeigt, wässrige Seite., Dies bildet eine hydrophobe Schicht auf der Innenseite der Doppelschicht, wo sich die Schwänze befinden.
Phospholipide sind für die dynamische Natur der Plasmamembran verantwortlich., Wenn ein Tropfen Phospholipide in Wasser gegeben wird, bildet er spontan eine Struktur, die als Mizelle bekannt ist, wobei die hydrophilen Phosphatköpfe nach außen und die Fettsäuren nach innen gerichtet sind (Abbildung 8).
Steroide
Im Gegensatz zu den zuvor diskutierten Phospholipiden und Fetten haben Steroide eine verschmolzene Ringstruktur. Obwohl sie den anderen Lipiden nicht ähneln, werden sie mit ihnen gruppiert, da sie auch hydrophob und unlöslich in Wasser sind. Alle Steroide haben vier verbundene Kohlenstoffringe und einige von ihnen, wie Cholesterin, haben einen kurzen Schwanz (Abbildung 9). Viele Steroide haben auch die-OH-funktionelle Gruppe, die sie in die Alkoholklassifikation (Sterole) einordnet., Denken Sie daran, dass jede Zeile in diesen Diagrammen chemischer Strukturen eine kovalente Bindung darstellt. Die Punkte, an denen die Linien miteinander verbunden sind, zeigen die Position von Kohlenstoffatomen – diese Kohlenstoffatome sind nicht markiert, aber ihre Existenz ist in der chemischen Struktur impliziert.
– Cholesterin ist die häufigste steroid., Cholesterin wird hauptsächlich in der Leber synthetisiert und ist der Vorläufer vieler Steroidhormone wie Testosteron und Estradiol, die von den Gonaden und endokrinen Drüsen abgesondert werden. Es ist auch der Vorläufer von Vitamin D. Cholesterin ist auch der Vorläufer von Gallensalzen, die bei der Emulgierung von Fetten und deren anschließender Absorption durch Zellen helfen. Obwohl Cholesterin von Laien oft negativ gesprochen wird, ist es für das ordnungsgemäße Funktionieren des Körpers notwendig. Es ist ein Bestandteil der Plasmamembran tierischer Zellen und befindet sich in der Phospholipid-Doppelschicht., Als äußerste Struktur in tierischen Zellen ist die Plasmamembran für den Materialtransport und die Zellerkennung verantwortlich und an der Zell-zu-Zell-Kommunikation beteiligt.
Wie verhält sich die Lipidstruktur zur Funktion?
Fette (Triglyceride) bestehen aus drei Fettsäure-Kohlenwasserstoffketten, die mit einem Glycerin verbunden sind. Fettsäureketten enthalten eine große Anzahl von Kohlenstoff-Kohlenstoff – und Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen-sie bestehen typischerweise aus 4 und 28 in einer Kette miteinander verbundenen Kohlensäuren., Genau wie die Kohlenstoff-Kohlenstoff-und Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen in Glukose es diesem Molekül ermöglichen, Energie zu speichern, ermöglichen die Bindungen in Fettsäuren Triglyceriden, Energie zu speichern. Tatsächlich können Triglyceride viel mehr Energie speichern als Kohlenhydrate, da sie so viel mehr Bindungen enthalten! Aus diesem Grund enthalten Fette mehr Kalorien (ein Maß für Energie) als Zucker.
Wachse sorgen für eine wasserdichte Beschichtung auf einer Oberfläche. Da sie hydrophob sind, können sie eine Beschichtung bilden, die Wasser abweist.
Die Struktur von Phospholipiden ist sehr wichtig für Ihre Funktion., Da sie amphipathisch sind (einen hydrophoben und einen hydrophilen Anteil haben), montieren sie sich selbst zu Strukturen, in denen die hydrophoben Schwänze vor der wässrigen Umgebung verborgen sind. Dies gibt der Zellmembran eine Struktur, die verhindert, dass sich viele Moleküle durch sie bewegen.
Cholesterin ist auch amphipathisch. Es kann sich ähnlich wie Phospholipide in Zellmembranen einfügen. Das Vorhandensein von Cholesterin in einer Membran verhindert, dass die Phospholipidschwänze fest zusammenpacken. Dadurch kann die Membran bei niedrigeren Temperaturen flüssig bleiben.