Was sind die Polymere von Lipiden?

Lipide bilden einen einzigartigen Polymertyp, der als Schlüsselkomponente von Zellmembranen und Hormonen bekannt ist. Während die meisten Polymere lange Ketten identischer, sich wiederholender kohlenstoffhaltiger Moleküle sind, die als Monomere bekannt sind, enthalten Lipidpolymere ein zusätzliches, nicht identisches Molekül, das an jede Monomerkette gebunden ist. Dieses Molekül variiert je nach Art des Lipids: Einige können in eine Carboxylgruppe, eine Glyceringruppe oder eine Phosphatgruppe fallen. Einige Lipide bilden auch mit einer anderen Art von Fettmolekülen polymerähnliche Strukturen, wie im Fall von Steroiden wie Cholesterin – aber diese gelten nicht als echte Polymere.

Das Hauptmerkmal aller Lipidmoleküle ist, dass sie sich nicht in Wasser auflösen. Dies macht Lipide entscheidend für den Aufbau von Strukturen, die ihre Form behalten müssen, wenn sie von Flüssigkeit umgeben sind, wie z. B. Zellmembranen. Aus diesem Grund sind Lipide auch ein wichtiger Bestandteil von Hormonen – chemische Botenstoffe, die durch ein flüssiges Medium transportiert werden müssen. Ihre starken molekularen Bindungen machen Lipide für die langfristige Energiespeicherung geeignet. Lipidmoleküle erhalten ihre Unlöslichkeit, weil sie mit Esterbindungen gebildet werden: Sie sind Verbindungen, die aus einem Alkohol und einer Säure durch die Entfernung eines Wasserstoffatoms in einem Wassermolekül gebildet werden.

Wenn sich eine lange Kette von gebundenen Kohlenstoffatomen an eine Carboxylgruppe anlagert, wird dies als Fettsäure bezeichnet. Dies ist die einfachste Art von Lipidpolymer. Eine Carboxylgruppe besteht aus einem Kohlenstoffatom, das eine Doppelbindung mit einem einzelnen Sauerstoffatom bildet, und einer Einfachbindung mit einem Sauerstoffatom, das an ein anderes Kohlenstoffatom gebunden ist. Diese Ketten bilden die gesättigten und ungesättigten Fette, die in pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln enthalten sind.

Fettsäuren bilden komplexere Lipidpolymere, die als Triglyceride, Triacylglycerine oder Triacylglyceride bezeichnet werden, wenn jedes einfach gebundene Sauerstoffmolekül an einen Kohlenstoff bindet, der Teil eines Glycerinmoleküls ist. Glycerin ist ein einfacher Alkohol, der aus drei Sauerstoffatomen und drei Kohlenstoffatomen besteht, die achtmal mit Wasserstoffatomen verbunden sind. Triglyceride kommen auch häufig in Lebensmitteln vor, insbesondere in tierischen Produkten.

Wenn ein Triglycerid eine Fettsäurekette durch eine Phosphatgruppe ersetzt, bildet es ein Phospholipid. Phosphatgruppen bestehen aus einem an Sauerstoffatome gebundenen Phosphoratom. Phospholipide bilden eine charakteristische Doppelschichtstruktur mit wasserabweisenden oder hydrophoben Schichten, die eine wasserdurchlässige oder hydrophile Mitte einschließen. Sie sind der Hauptbestandteil zellulärer und intrazellulärer Membranen.

Steroide wie Cholesterin, die vom menschlichen Körper zur Produktion von Hormonen und anderen wichtigen Komponenten des Nervensystems verwendet werden, gelten nicht als echte Polymere. Obwohl es sich um Lipidmoleküle handelt, die nicht in Wasser gelöst werden können, bilden ihre Bindungen eher einen mit Kohlenstoff verschmolzenen Ring als eine Kette. Sie unterscheiden sich von anderen Lipidmolekülen dadurch, dass sie sich an eine Fettsäure binden können, diese jedoch nicht enthalten.