Cytologie
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Was Lipide eigentlich sind sowie den Aufbau und die Funktion der verschiedenen Arten von Lipiden, erklären wir die hier! Schau dir auch unser Video zu dem Thema an.

Was sind Lipide?

Lipide sind in der Natur vorkommende, chemische Verbindungen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie teilweise oder gar nicht in Wasser löslich sind (hydrophob). Weil Lipide allerdings eine geringe Polarität haben, sind sie in anderen hydrophoben bzw. lipophilen Stoffen, wie Chloroform oder Benzin, löslich.

Lipide findest du in Form vieler Hormone, Pigmente oder auch Vitamine im menschlichen Körper. Auch die Membranen deiner Zellen bestehen in der Regel zum größten Teil aus Lipiden.

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Lipide in der Zellmembran

Aufgepasst: Oft werden Lipide auch als Fette bezeichnet. Das ist aber nicht ganz richtig. Fette sind nämlich nur eine Untergruppe der Lipide. Das bedeutet, dass zwar alle Fette zwar Lipide sind, aber nicht alle Lipide Fette sein müssen.

Lipide Definition

Unter Lipiden verstehst du eine Vielzahl natürlich vorkommender, hydrophober Stoffe. Aufgrund ihrer geringen Polarität sind sie in hydrophoben Lösungsmitteln, wie Hexan, löslich.

Arten von Lipiden

Es gibt verschiedene Arten von Lipiden. Aufgrund ihres Aufbaus kannst du sie in unterschiedliche Gruppen aufteilen:

  • Fettsäuren
  • Triacylglycerole (= Triglyceride, Triacylglyceride)
  • Wachse
  • Phospholipide
  • Sphingolipide
  • Glycolipide
  • Steroide
  • Carotinoide

Fettsäuren

Bei Fettsäuren handelt es sich um lange, unverzweigte Kohlenwasserstoffketten mit einer Carboxylgruppe an einem der beiden Enden.

Du unterscheidest zwei Arten von Fettsäuren:

  • gesättigte Fettsäuren
  • ungesättigte Fettsäuren
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Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren

Einige der ungesättigten Fettsäuren, wie zum Beispiel Omega-3-Fettsäuren, werden dabei als ‚essenzielle Fettsäuren’ bezeichnet. Das liegt daran, dass du sie zwar brauchst, dein Körper sie aber nicht selbst herstellen kann. Aus dem Grund musst du sie mit der Nahrung aufnehmen.

Gesättigte Fettsäuren

Gesättigte Fettsäuren erkennst du daran, dass sie keine Doppelbindungen besitzen. Das bedeutet, dass die Kohlenstoffatome innerhalb einer gesättigten Fettsäure nur durch eine Einfachbindung miteinander verbunden sind.

Gesättigte Fettsäuren, wie zum Beispiel Buttersäure , sind in der Regel lange, gerade Ketten. Deswegen können sie nah an anderen Molekülen liegen und starke Van-der-Waals-Kräfte ausbilden. Tierische Lebensmittel, wie Butter, enthalten normalerweise vor allem gesättigte Fettsäuren. Aus dem Grund sind sie bei Raumtemperatur fest.

Ungesättigte Fettsäuren

Ungesättigte Fettsäuren zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine oder sogar mehrere Doppelbindungen besitzen. Dadurch liegen sie nicht in einer geraden Kette vor, sondern haben Knicke.

Ungesättigte Fettsäuren, wie zum Beispiel Ölsäure, können sich dadurch nicht so nah an anderen Molekülen befinden und bilden nur schwache Van-der-Waals-Kräfte aus. Dadurch liegen sie bei Raumtemperatur flüssig vor. Sie sind wichtiger Bestandteil pflanzlicher Öle, wie Olivenöl oder Rapsöl.

Merke: Je mehr Doppelbindungen sich in einer ungesättigten Fettsäure befinden, desto niedriger ist ihr Schmelzpunkt.

Triacylglycerole (Fette und fette Öle) [[ 02:54 ]]

Triacylglycerole werden auch als Triacylglyceride oder Triglyceride bezeichnet. Es handelt sich dabei um Fette und Öle. Sie entstehen durch die Reaktion des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit drei Fettsäuren. Dabei binden die drei Fettsäuren sich an das Glycerin und bilden sogenannte Esterbindungen aus.

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Entstehung und Aufbau von Triacylglycerolen (Triglyceriden)

Du kannst zwei Arten von Triacylglyceriden unterscheiden:

  • einfache Triacylglyceride: An dem Fett oder Öl befinden sich drei gleiche Fettsäurereste.
  • gemischte Triacylglyceride: Die Fettsäurereste am Glycerin sind unterschiedlich.

In der Natur findest du Triacylglycerole zum Beispiel als Nahrungslipid. Das bedeutet, dass sie sich in den meisten Nahrungsmitteln befinden und dir Energie liefern. In deinem Körper kannst du sie dann speichern. Gespeicherte Triacylglycerole schützen deine Organe und können als Energie verbraucht werden.

Wachse

Wachse haben einen ähnlichen Aufbau wie Fette und Öle. Gemeinsam haben sie, dass beide aus Alkohol und Fettsäuren bestehen, die über einen Ester miteinander verbunden sind. Der entscheidende Unterschied ist, dass Wachse durch die Reaktion eines einwertigen Alkohols (Fettalkohole) mit einer Fettsäure (z. B. Montansäure) entstehen. Dadurch sind sie in der Regel härter und poröser als Triacylglycerole.

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Aufbau von Wachsen

Wachse begegnen dir in der Natur zum einen als tierische Wachse, wie zum Beispiel Bienenwachs. Zum anderen kannst du sie auf Blättern und Früchten als pflanzliche Wachse finden. Aber auch wir Menschen produzieren Wachse aus Rohstoffen. Ein Beispiel dafür ist Paraffinwachs, welches aus Erdöl gewonnen wird.

Membranbildende Lipide

Membranbildende Lipide sind amphiphile, polare Lipide. Das bedeutet, dass sie jeweils aus einem wasserliebenden (hydrophilen) und einem wassermeidenden (hydrophoben) Teil bestehen.

Zu den membranbildenden Lipiden gehören folgende drei Gruppen:

  • Phospholipide
  • Sphingolipide
  • Glycolipide

Werden membranbildende Lipide in Wasser gegeben, entstehen entweder sogenannte Mizellen oder die Lipide bilden Doppellipidschichten und es entstehen Liposomen. Sie schließen sich also so zusammen, dass nur die hydrophilen Seiten der Lipide Kontakt zum Wasser haben. Auch in anderen polaren Lösungsmitteln findet diese Art der Zusammenlagerung von Lipiden statt.

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Mizelle und Liposom

Diese Eigenschaft ist die Voraussetzung dafür, dass Zellen existieren können. Denn die Biomembranen deiner Zellen bestehen aus Doppellipidschichten.

Phospholipide

Phospholipide sind aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Teil aufgebaut. Der hydrophile Teil oder auch ‚Kopf‘ ist in der Regel eine Phosphorsäurediestergruppe. Als hydrophoben Teil oder ‚Schwanz‘ findest du häufig Acylreste.

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Aufbau von Phospholipiden

Ein Beispiel für ein Phospholipid ist Lecithin (Phosphatidylcholin). Wie auch andere Phospholipide kommt es in Form einer Doppellipidschicht in der Zellmembran bei Tieren und Pflanzen vor.

Sphingolipide

Sphingolipide sind spezifische Phospholipide. Sie bestehen aus einer Fettsäure und entweder einem Glycerinrest oder dem Aminoalkohol Sphingosin, wie es beispielsweise beim Sphingomyelin zu finden ist. Außerdem haben sie Phosphorylcholin gebunden.

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Aufbau von Sphingolipiden

Wie die Phospholipide sind auch sie Teil von Zellmembranen . Du findest sie beispielsweise in Nervenzellen .

Glycolipide

Glycolipide oder auch Glykolipide sind ähnlich wie Sphingolipide aufgebaut. Statt des Phosphorylcholins findest du bei ihnen ein oder mehrere gebundene Mono- oder Oligosaccharide, also Zucker. Durch sie bekommen die Lipide auch ihren Namen, denn das griechische Wort ‚glykós’ bedeutet ‚süß’.

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Aufbau von Glycolipiden am Beispiel vom Cerebrosid

Glycolipide kommen insbesondere an der Außenseite von Doppellipidschichten, also in Zellen vor.

Isoprenoide

Isoprenoide werden auch als Terpenoide bezeichnet. Sie fassen die Lipide zusammen, die aus Isoprenen, also einem ungesättigten Kohlenwasserstoffgerüst , aufgebaut sind.

Zu den Isoprenoiden zählen folgende zwei Gruppen:

  • Steroide
  • Carotinoide

Steroide

Steroide sind in der Regel aus Kohlenstoffringen aufgebaut, einem fünfeckigen und drei sechseckigen Ringen.

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Strukturformel von Cholesterin

Das bekannteste Steroid ist Cholesterin. Es ist in den Membranen der meisten Lebewesen enthalten und sorgt dort dafür, dass die Membran etwas starrer wird.

Steroide haben aber auch noch andere Funktionen. So sind sie in den Zellen häufig für die Herstellung von Vitaminen, wie Vitamin D, zuständig. Auch bei den Sexualhormonen Progesteron, Östrogen oder Testosteron handelt es sich um Steroide.

Carotinoide

Carotinoide sind Pigmente, die nur in Pflanzen und Pilzen hergestellt werden können. Je nach Aufbau des Lipids werden sie als gelblich bis rötlich wahrgenommen. Das liegt daran, dass du bei ihnen viele Einfach- und Doppelbindungen im Wechsel (konjugierte Doppelbindungen) finden kannst. Denn das sorgt dafür, dass sie kurzwelliges, sichtbares Licht absorbieren und farbig erscheinen.

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Strukturformel von β-Carotin

Das am häufigsten vorkommende Carotinoid ist β-Carotin. Es kommt in gelben bis orangenen oder auch dunkelgrünen Obst- und Gemüsesorten vor. Besonders in Obst, wie Kakis und Aprikosen, oder Gemüse, wie beispielsweise Karotten, Grünkohl und Tomaten, ist viel β-Carotin enthalten. Wichtig ist das, da es vom Menschen und einigen Tiere in Vitamin A umgewandelt werden kann, welches für das Sehen notwendig ist.

Funktion von Lipiden

Es gibt viele verschiedene Lipide. Sie unterscheiden sich aber nicht nur in ihrem Aufbau. Auch die Funktionen der Lipide sind unterschiedlich.

Hier haben wir die einige Funktionen von Lipiden mit Beispielen aufgelistet:

  • Energielieferant: Einige Triacylglycerole, wie Palmitinsäure, liefern dem Körper Energie.
  • Vitamine: Um fettlösliche Vitamine, wie Vitamin A, D oder E aufzunehmen, benötigst du Lipide.
  • Sexualhormone: Das Steroid Cholesterin wird für die Produktion von Sexualhormonen, wie Östrogen oder Testosteron, umgewandelt.
  • Pigmente: Carotinoide, wie β-Carotin, sind in Pflanzen enthalten und geben ihnen ihre gelbliche bis rötliche Färbung.
  • Bausteine von Membranen: Membranbildende Lipide, wie Lecithin oder Sphingomyelin, sind in den Zellmembranen in deinem Körper enthalten.

Schau dir als Nächstes unser Video zu den Biomembranen an und erfahre, wie genau Membranlipide sich zu Doppellipidschichten zusammenlagern und welche Funktionen sie in Form einer Biomembran erfüllen!

Zum Video: Biomembran
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