Hvorfor er lipider uopløselige i vand?

Lipider er en bred gruppe af kemikalier, der inkluderer steroider, fedtstoffer og voks, der er karakteriseret ved deres uopløselighed i vand. Denne uopløselighed kaldes ofte hydrofob eller "vandfrygtig." Imidlertid kan dette udtryk være vildledende, da deres uopløselighed i vand skyldes vandmolekylets meget større affinitet for andre vandmolekyler end en frastødning mellem lipidet og vandet molekyler.

Carbon til carbon og carbon til hydrogenbindinger, der findes i lipider, betragtes som ikke-polære. Dette betyder, at elektronerne i båndet deles relativt ens mellem atomerne. Omvendt deles ikke elektronerne i bindingerne mellem brint og ilt i et vandmolekyle hvilket ligeledes resulterer i en let positiv ladning på hydrogenatomet og en let negativ ladning på iltatom. Disse små ladninger på atomerne i vandmolekylet, kaldet dipoler, resulterer i, at vand betegnes som et polært molekyle.

Polære kovalente bindinger som dem, der findes i vand, tillader dannelse af hydrogenbindinger, en svag tiltrækningskraft mellem den lille negative ladning i et polært molekyle og den lille positive ladning i en tilstødende polar molekyle. Mens de enkelte hydrogenbindinger er svage, påvirker deres kumulative effekt i høj grad de fysiske egenskaber af polære forbindelser. Polære forbindelser har tendens til at have meget højere smeltepunkter end ikke-polære forbindelser med lignende molekylvægt, og opløselighed er påvirket af tilstedeværelsen eller fraværet af hydrogenbindinger.

Lipider dannes af lange kæder af kulbrinter. Carbonhydridforbindelser er bemærkelsesværdige for den lange sekvens af carbon til carbonbindinger med hydrogenatomer bundet til carbonatomer. Den lignende elektronegativitet, et mål for et atoms evne til at tiltrække elektroner, af kulstof og brintatomer resulterer i, at carbonhydrider danner lange ikke-polære kæder.

Kulstofatomer kan binde sig med op til fire yderligere atomer. Et enkelt par elektroner delt mellem to atomer kaldes en enkeltbinding. Mættede lipider har enkeltbindinger mellem kulstofferne i kæden (kularter danner altid enkeltbindinger med hydrogener). I umættede lipider er en af ​​kulstof til kulstofbindinger dobbeltbundet (fire elektroner deles mellem atomerne). Denne dobbeltbinding reducerer antallet af hydrogenatomer på molekylet og skaber en bøjning i kæden. Kort sagt, de mættede lipider har så mange hydrogenatomer som muligt omkring kæden af ​​carbonatomer, hvor umættede lipider har mindre end det maksimale antal mulige hydrogenatomer, der omgiver carbonkæden, som et resultat af dobbeltbindingen mellem to eller flere af carbonet atomer.

Nogle lipider er amfipatiske, hvor en hydrofil kemisk gruppe, såsom en carboxyl- eller phosphatgruppe, er bundet til den ene ende. Den hydrofile ende vekselvirker med vandmolekylerne, mens den hydrofobe hale af molekylet bevarer sin hydrofobe natur. Denne dobbelte natur tillader disse molekyler at danne membranerne i levende celler. De er også til stede i sæber, hvor kombinationen af ​​en hydrofob hale og et hydrofilt hoved tillader, at andre lipider opløses i vand.