Lipide, welche Fette, Öle und Wachse umfassen, sind eine vielfältige Gruppe hydrophober (= lipophiler) Moleküle, die oft lange Kohlenwasserstoffketten enthalten. Im Gegensatz zu anderen biologischen Makromolekülen ist die Struktur von Lipiden nicht polymer und unterscheidet sich zwischen mehreren Subtypen. Zu ihren wichtigsten Funktionen gehören die längerfristige Speicherung von Energie und die Rolle als grundlegender Strukturbestandteil von Zellmembranen.
Dieser Abschnitt gibt einen kurzen Überblick über die Struktur und Funktion von Lipiden.
Lipidstruktur
Fette - eine sehr große Lipidgruppe - sind strukturell Glycerolipide, genauer Triglyceride, die aus Glycerin und drei Fettsäuren bestehen. Letztere sind aus langen Kohlenwasserstoffketten aufgebaut, die in einer Carboxylgruppe enden. Glycerin ist ein Alkoholmolekül mit drei Hydroxylgruppen, an dem die Carboxylgruppen von Fettsäuren durch Kondensationsreaktionen Esterbindungen eingehen, die insgesamt drei Wassermoleküle freisetzen.
Die spezifischen Eigenschaften verschiedener Triglyceride werden durch die Fettsäuren bestimmt, die über Esterbindungen mit Glycerin verbunden sind. Die drei Fettsäuren eines Triglycerids müssen nicht unbedingt gleich lang sein und können in ihrer Struktur variieren. Solche Unterschiede haben einen großen Einfluss auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Triglyceriden.
Fettsäuren
Fettsäuren können gesättigt sein, d.h. alle Bindungen der Kohlenwasserstoffkette sind Einfachbindungen. Im Gegensatz dazu enthalten ungesättigte Fettsäuren mindestens eine Doppelbindung, was Knicke in der Kohlenwasserstoffkette verursacht und dazu führt, dass sie nicht so stark aggregieren wie gesättigte Varianten mit gerader Struktur. Daher haben gesättigte Fette, wie viele tierische (z.B. Butter), im Vergleich zu den meisten pflanzlichen Fetten (z.B. Olivenöl) höhere Schmelztemperaturen.
Phospholipide
Phospholipide sind als Hauptbestandteil von Zellmembranen strukturell hochrelevant. Anstelle einer dritten Fettsäure haben Phospholipide einen phosphathaltigen Teil, oft mit zusätzlichen Komponenten wie Cholin, die an Glycerin gebunden sind. Aufgrund seiner Ladung stellt dieser Teil einen hydrophilen "Kopf" dar, während die Fettsäurereste den hydrophoben Bereich bilden.
Diese spezielle Struktur der Phospholipide ist der Grund für ihre Ausrichtung in wässriger Umgebung. Der hydrophile (lipophobe) Kopf orientiert sich zu den Wassermolekülen, während sich die hydrophoben (lipophilen) Fettsäurereste zueinander und von den Wassermolekülen weg orientieren. Dadurch entsteht eine Phospholipid-Doppelschicht, die den Inhalt einer Zelle umhüllt und eine geschlossene Barriere zwischen Außen und Innen bildet.
Zellmembranen
Da wir über Zellmembranen sprechen, ist es wichtig zu beachten, dass Phospholipide zwar der Hauptbestandteil, aber nicht ihr einziger Bestandteil sind. Proteine sind ein wichtiger funktioneller Teil von Zellmembranen und ermöglichen Zellkommunikation, Transport durch Membranen und vieles mehr.
Im nächsten Abschnitt werden Proteine, diese riesige und vielfältige Klasse von Makromolekülen, detaillierter betrachtet.
