Lipidy to szeroka grupa chemikaliów, która obejmuje steroidy, tłuszcze i woski charakteryzujące się nierozpuszczalnością w wodzie. Ta nierozpuszczalność jest często określana jako hydrofobowa lub „obawianie się wody”. Termin ten może jednak wprowadzać w błąd, ponieważ ich nierozpuszczalność w woda jest spowodowana znacznie większym powinowactwem cząsteczki wody do innych cząsteczek wody niż odpychanie między lipidem a wodą molekuły.
Wiązania polarne i niepolarne
Wiązania węgiel-węgiel i węgiel-wodór występujące w lipidach są uważane za niepolarne. Oznacza to, że elektrony w wiązaniu są dzielone stosunkowo równo między atomami. I odwrotnie, elektrony w wiązaniach między wodorem i tlenem w cząsteczce wody nie są wspólne w równym stopniu powodując lekki ładunek dodatni na atomie wodoru i niewielki ładunek ujemny na atom tlenu. Te niewielkie ładunki na atomach w cząsteczce wody, zwane dipolami, powodują, że woda jest określana jako cząsteczka polarna.
Wiązanie wodorowe
Polarne wiązania kowalencyjne, takie jak te znajdujące się w wodzie, umożliwiają tworzenie wiązań wodorowych, słabej siły przyciągania między niewielkim ładunkiem ujemnym w jednej cząsteczce polarnej a niewielkim ładunkiem dodatnim w sąsiedniej cząsteczce polarnej cząsteczka. O ile poszczególne wiązania wodorowe są słabe, to ich skumulowany efekt ma duży wpływ na właściwości fizyczne związków polarnych. Związki polarne mają zwykle znacznie wyższe temperatury topnienia niż związki niepolarne o podobnej masie cząsteczkowej, a na rozpuszczalność wpływa obecność lub brak wiązań wodorowych.
Struktura lipidowa
Lipidy powstają z długich łańcuchów węglowodorów. Związki węglowodorowe wyróżniają się długą sekwencją wiązań węgiel-węgiel z atomami wodoru związanymi z atomami węgla. Podobna elektroujemność, miara zdolności atomu do przyciągania elektronów, atomów węgla i wodoru powoduje, że węglowodory tworzą długie niepolarne łańcuchy.
Nasycone i nienasycone
Atomy węgla mogą wiązać się z maksymalnie czterema dodatkowymi atomami. Pojedyncza para elektronów dzielonych między dwa atomy nazywana jest pojedynczym wiązaniem. Nasycone lipidy mają pojedyncze wiązania między węglami w łańcuchu (węgle zawsze tworzą pojedyncze wiązania z wodorami). W nienasyconych lipidach jedno z wiązań węgiel-węgiel jest wiązane podwójnie (cztery elektrony są wspólne dla atomów). To podwójne wiązanie zmniejsza liczbę atomów wodoru w cząsteczce i tworzy zgięcie w łańcuchu. Mówiąc najprościej, lipidy nasycone mają jak najwięcej atomów wodoru otaczających łańcuch węglowy, przy czym lipidy nienasycone mają mniej niż maksymalna liczba możliwych atomów wodoru otaczających łańcuch węglowy w wyniku podwójnego wiązania między dwoma lub więcej atomami węgla atomy.
Związki amfipatyczne
Niektóre lipidy są amfipatyczne, w których hydrofilowa grupa chemiczna, taka jak grupa karboksylowa lub fosforanowa, jest przyłączona do jednego końca. Koniec hydrofilowy oddziałuje z cząsteczkami wody, podczas gdy hydrofobowy ogon cząsteczki zachowuje swoją hydrofobową naturę. Ta podwójna natura pozwala tym cząsteczkom tworzyć błony żywych komórek. Są również obecne w mydłach, w których połączenie hydrofobowego ogonka i hydrofilowej główki pozwala na rozpuszczenie innych lipidów w wodzie.