Липиды

Липиды, включая жиры, масла и воски, представляют собой разнообразную группу гидрофобных, т.е. липофильных, молекул, которые часто содержат длинные углеводородные цепи. В отличие от других биологических макромолекул, структура липидов не является полимерной и различается между несколькими подтипами. Среди их наиболее важных функций - длительное хранение энергии и роль основного структурного компонента клеточных мембран.

В этом разделе представлен краткий обзор структуры и функции липидов.

Структура липидов

Большая группа жиров структурно представляет собой глицеролипиды, то есть триглицериды, которые состоят из глицерина и трех жирных кислот. Последние состоят из длинных углеводородных цепочек, которые заканчиваются карбоксильной группой. Глицерин представляет собой молекулу спирта с тремя гидроксильными группами, с которыми карбоксильные группы жирных кислот образуют эфирные связи посредством реакций конденсации, в результате которых высвобождаются в общей сложности три молекулы воды.

Характеристики различных триглицеридов определяются жирными кислотами, которые соединены эфирными связями с глицерином. Три жирные кислоты триглицерида не обязательно имеют одинаковую длину и могут различаться по своей структуре. Такие различия существенно влияют на физические и химические свойства триглицеридов.

Жирные кислоты

Жирные кислоты могут быть насыщенными, то есть все связи углеводородной цепи являются одинарными. Напротив, ненасыщенные жирные кислоты содержат по меньшей мере одну двойную связь, что приводит к перегибам в их углеводородной цепи и заставляет их не скапливаться так сильно, как насыщенные варианты с прямой структурой. Поэтому насыщенные жиры, такие как многие животные жиры (например, сливочное масло), имеют более высокую температуру плавления по сравнению с большинством растительных жиров (например, оливковым маслом).

Фосфолипиды

Фосфолипиды имеют высокую структурную значимость в качестве основного компонента клеточных мембран. Вместо третьей жирной кислоты фосфолипиды имеют фосфатсодержащую часть, часто с дополнительными компонентами, такими как холин, присоединенными к глицерину. Благодаря своему заряду эта часть представляет собой гидрофильную "голову", в то время как жирные кислоты отражают гидрофобный "хвост".

Эта базовая структура фосфолипидов обуславливает их специфическое выравнивание в водной среде. Гидрофильная (липофобная) головка ориентируется к молекулам воды, а гидрофобные (липофильные) хвосты ориентируются друг к другу и в сторону от молекул воды. В результате образуется фосфолипидный бислой, который обволакивает содержимое клетки и образует замкнутый барьер между внешней и внутренней средой.

Клеточные мембраны

Поскольку мы говорим о клеточных мембранах, важно отметить, что фосфолипиды, хотя и являются основным компонентом, не являются их единственной составляющей. Белки являются важной функциональной частью клеточных мембран, обеспечивая клеточную сигнализацию, транспорт через мембраны и многое другое.

В следующем разделе мы более подробно рассмотрим белки, этот обширный и разнообразный класс макромолекул.