Lipide – Aufbau und chemische Grundlagen der Fette

Hallo, mein Name ist Alexej und heute erkläre ich euch die chemischen Grundlagen der Lipide. Die Lipide sind eine große Gruppe von natürlich vorkommenden Molekülen biologischen Ursprungs. Lipide weisen eine geringe Wasserlöslichkeit auf, sind also hydrophob, d. h. Wasser abweisend. Durch diese Eigenschaften lassen sich Lipide mittels unpolaren, organischen Lösemitteln extrahieren. Lipide übernehmen eine Vielzahl von Aufgaben in der Biologie, wie z. B. als Energielangzeitspeicher, also als Brennstoff. Dabei werden Fette zu Fettsäuren und Glycerin hydrolisiert und in den Mitochondrien unter Sauerstoffaufnahme zu Kohlenstoffdioxid und Wasser weiter oxidiert. Dabei entsteht viel Energie in Form von ATP. Bei dieser Verbrennung entsteht sechsmal mehr metabolische Energie als bei der gleichen Menge Glykogen. Deshalb werden auch Mitochondrien als die Kraftwerke der Zelle bezeichnet. Lipide dienen auch als Baustoff für die Zelle, nämlich für die Phosphorlipid-Doppelschicht, also die Biomembran. Diese dient zur Abgrenzung der Zelle von ihrer Umgebung. Lipide dienen auch als thermischer Isolator, oder übernehmen eine Vielzahl von Sonderfunktionen, wie zum Beispiel die Verankerung von Proteinen in der Biomembran oder als Signalstoff, oder sind wichtig bei dem Sehvorgang. Kommen wir zu der Einteilung der Lipide: Diese lassen sich in hydrolisierbare und nicht hydrolisierbare Lipide unterteilen. Unter den hydrolisierbaren Lipiden befinden sich als Vertreter der einfachen Ester die Triacylglycerine oder Triglyceride als Dreifach-Ester sowie die Wachse als die Einfach-Ester. Zur Erinnerung: Ein Ester entsteht durch eine Kondensationsreaktion einer Carbonsäure mit einem Alkohol, wobei Wasser abgespalten wird und sich ein Ester daraus bildet. Unter den hydrolisierbaren Lipiden befinden sich auch solche Lipide, die für die Membran wichtig sind. Solche Membranlipide sind z. B. Phospholipide, Sphingolipide oder Glykolipide. Zu den nicht-hydrolisierbaren Lipiden gehören unter anderem die Fettsäuren, diese bestehen aus langkettigen Kohlenwasserstoffen mit gerader Anzahl von Kohlenstoffatomen, also 12 bis 20. Diese sind auch unverzweigt. Es gibt gesättigte sowie ungesättigte Fettsäuren, also Fettsäuren mit einfach- oder auch Doppelbindungen, wie z. B. Myristinsäure als gesättigte Fettsäure Myristoleinsäure als ungesättigte Fettsäure. Weitere Vertreter der Nicht-hydrolysierbaren Lipide sind z. B. Isoprenoide oder Terpenoide auch genannt. Dieser werden noch weiter unterteilt wie in Steroidhormone oder Carotinoide. Schauen wir uns die hydrolisierbaren Lipide etwas genauer an: Die Triacylglycerine oder Triglyceride, wie bereits erwähnt, sind die am häufigsten vorkommenden Lipide, wie z. B. in tierischen Fetten oder pflanzlichen Ölen. Triacylglycerine, wie der Name schon sagt, sind Tri-Ester des Glycerins. Wachse hingegen sind einfache Mono-Ester. Alle 3 Hydroxygruppen sind dabei mit Fettsäuren verestert. Kommen wir nun zu den Membranlipiden: Darunter befinden sich die Phosphorlipide. Diese bestehen aus einem hydrophilen Kopf und einem hydrophoben Schwanz, sind also amphiphil und können somit Phospholipid-Doppelschichten ausbilden. Eine wichtige Gruppe der Phospholipide sind z. B. die Phosphoglyceride. Diese leiten sich von der Phophotidsäure ab und sind den Triacylglycerinen sehr ähnlich. Weitere wichtige Vertreter der Phosphorlipide sind die Sphingolipide. Diese unterscheiden sich von den Phosphorglyceriden durch das Sphingosin-Grundgerüst. Ein Beispiel hierfür z. B. ist Sphingomyelin. Sphingomyelin kommt in hohem Anteil in den Nervenzellfortsätzen, also den Axonen, vor und dient der beschleunigten Reizweiterleitung. Diese Schicht wird Myelinschicht genannt. Weitere Membranlipide sind auch Glykolipide. Diese weisen jedoch keine Phosphatgruppe auf und sind an der Membranaußenseite befestigt. So können sie als Rezeptoren zur Zellerkennung und Zellkommunikation dienen. Vertreter der Glykolipide sind z. B. Glycero-Glykolipide, die einen oder mehrere Zuckerreste anstelle einer Fettsäure aufweisen. Ein weiterer Vertreter sind die Sphingo-Glykolipide, die wie Sphingolipide ein Sphingosyl-Grundgerüst aufweisen. Kommen wir nun zu den nicht-hydrolisierbaren Lipiden: Zu diesen gehören die Isoprenoide. Diese bestehen aus einem Isopren-Grundgerüst und werden vorwiegend von Pflanzen, Bakterien und Pilzen gebildet. Beispiele für Isoprenoide sind Duftstoffe oder ätherische Öle in Pflanzen, wie z. B. Menthol. Eine weitere Unterteilung der Isoprenoide ist auch möglich; nämlich Isoprenoide mit Hormon- oder Signalfunktion bilden die Gruppe der Steroidhormone, deren Grundgerüst aus 3 sechsgliedrigen Ringen sowie einem fünfgliedrigen Ring besteht. Steroidhormone steuern den Stoffwechsel, das Wachstum und die Reproduktion einer Zelle, und damit des gesamten Organismus. Ein Beispiel für solche Steroidhormone ist z. B. Cortisol, welches katabole Stoffwechselvorgänge, also den Abbau komplexer Strukturen zu einfachen Molekülen hin aktiviert - Beispiel: der Fettstoffwechsel. Auch für den Sehvorgang sind Lipide sehr wichtig. So gehören Carotinoide zu den Isoprinoiden und bestehen aus mehreren Isopreneinheiten. Carotinoide werden ausschließlich in Pflanzen hergestellt und sorgen für eine gelb-rötliche Färbung. Zum Beispiel wird das Beta-Carotin, also das Provitamin A, im Körper zu Retinol umgesetzt, also Vitamin A, und ist wichtig für den Sehvorgang. Zusammenfassend kann man sagen, dass Lipide hydrophob sind und eine Vielzahl von Aufgaben im Körper übernehmen. Außerdem werden Lipide in 2 Klassen unterteilt: Den hydrolisierbaren sowie den nicht-hydrolisierbaren Lipiden. Vielen Dank für das Zusehen und bis zum nächsten Mal. Tschüss, euer Alexej