Name: how lipid molecules are built
Uploaded: 2023-04-30T18:28:47.000Z
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K12 Standards

Florida Department of Education

High School

Life Science

SC.912.L.18

SC.912.L.18.1

Structure of Lipids

Lipide sind eine Gruppe hydrophober Moleküle, zu denen Triglyceride gehören, die zur Energiespeicherung verwendet werden, und Phospholipide, die die Hauptstrukturkomponenten der Zellmembranen sind.
Triglyceride und die meisten Phospholipide bestehen aus Glycerin- und Fettsäureketten.
Fettsäuren haben Methylgruppen an einem Ende der Kette und Carboxylgruppen am anderen Ende. Der Kohlenstoff, der mit der Carboxylgruppe verbunden ist, wird als Alpha-Kohlenstoff bezeichnet, und der Kohlenstoff der Methylgruppe wird als Omega-Kohlenstoff bezeichnet.
Fettsäuren variieren in der Länge und dem Vorhandensein von Doppelbindungen in der Kohlenwasserstoffkette. Diejenigen mit Doppelbindungen sind ungesättigte Fettsäuren und solche mit nur Einfachbindungen sind gesättigte Fettsäuren, weil sie mit der größtmöglichen Anzahl von Wasserstoffatomen gesättigt sind.
Fettsäuren haben oft gebräuchliche Namen, können aber systematisch nach der Anzahl der Kohlenstoffatome und der Anzahl und Position der Doppelbindungen in der Kohlenstoffkette benannt werden.
Es gibt mehrere gängige Nummerierungsmethoden. Das Carboxyl-Referenzierungssystem zählt die Position aller Doppelbindungen vom Carboxylkohlenstoff, der als 1 nummeriert ist. Das Omega-Referenzierungssystem zählt die Position der Doppelbindung, die dem Omega-Kohlenstoff am nächsten liegt, wobei der Omega-Kohlenstoff als 1 nummeriert ist.
Zum Beispiel hat Linolensäure, eine Omega-3-Fettsäure, 18 Kohlenstoffe und Doppelbindungen an den Positionen 9, 12 und 15, gerechnet vom Carboxylende. Dies wird 18:3 Δ9, 12, 15 nach dem Carboxyl-Referenzierungssystem und 18:3 (ω-3) nach dem Omega-Referenzierungssystem genannt.
Ungesättigte Fettsäuren können in zwei Konfigurationen vorkommen: cis und trans. In der cis-Konfiguration befinden sich die Wasserstoffatome an den an der Doppelbindung beteiligten Kohlenstoffen auf der gleichen Seite der Bindung, während sich die Wasserstoffatome in der trans-Konfiguration auf den gegenüberliegenden Seiten befinden. 
Strukturell haben cis-Fettsäuren gebogene Ketten, während trans-Fettsäuren gerade Ketten haben.
Es wurde festgestellt, dass der Verzehr von Transfetten für verschiedene Herz-Kreislauf-Erkrankungen verantwortlich ist, während der Verzehr von cis-Fettsäuren wie Omega-3 und Omega-6 als gesundheitsfördernd bekannt ist.
Triglyceride, umgangssprachlich als Fette bekannt, werden in erster Linie zur Speicherung von Energie verwendet. Sie bestehen aus drei Fettsäuren, die durch Esterbindungen zwischen den Hydroxylenden des Glycerins und den Carboxylenden der Fettsäuren mit Glycerin verbunden sind, was zur Bildung eines unpolaren Moleküls führt.
Wenn alle drei Fettsäuren vom gleichen Typ sind, werden sie als einfache Triglyceride bezeichnet. Unterscheiden sich die drei Fettsäuren, spricht man von gemischten Triglyceriden.
Eine andere Art von Lipiden, die Phospholipide, ist ein wichtiges strukturelles Merkmal biologischer Membranen.
Sie haben hydrophile Köpfe, die aus Phosphatgruppen bestehen, die mit einer hydrophilen Alkoholgruppe modifiziert sind, und hydrophoben Fettsäureschwänzen. Die Zusammensetzung dieser Köpfe und Schwänze kann variieren, was zu unterschiedlichen Arten von Membranlipiden führt.
Glycerophospholipide sind eine häufige Art von Phospholipiden, die aus zwei Fettsäuren und einer hochpolaren Gruppe bestehen, die an jeden Kohlenstoff des Glycerins durch Ester- bzw. Phosphodiesterbindungen gebunden sind.

struktur der lipide

Lipide umfassen eine vielfältige Gruppe von Verbindungen, die größtenteils unpolarer Natur sind. Dies liegt daran, dass es sich um Kohlenwasserstoffe handelt, die überwiegend unpolare Kohlenstoff-Kohlenstoff- oder Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen enthalten. Unpolare Moleküle sind hydrophob („wasserscheu“) oder in Wasser unlöslich. Lipide erfüllen in einer Zelle viele verschiedene Funktionen. Zellen speichern Energie für den Langzeitgebrauch in Form von Fetten. Lipide isolieren Pflanzen und Tiere auch von der Umwelt. Aufgrund ihrer wasserabweisenden hydrophoben Beschaffenheit tragen sie beispielsweise dazu bei, Wasservögel und Säugetiere trocken zu halten, indem sie eine Schutzschicht über Fell oder Federn bilden. Lipide sind außerdem Bausteine vieler Hormone und ein wichtiger Bestandteil aller Zellmembranen. Zu den Lipiden zählen Fette, Öle, Wachse, Phospholipide und Steroide. Allgemeine Struktur von Lipiden Ein Fettmolekül besteht aus zwei Hauptkomponenten – Glycerin und Fettsäuren. Glycerin ist eine organische Verbindung (Alkohol) mit drei Kohlenstoffatomen, fünf Wasserstoffatomen und drei Hydroxylgruppen (OH). Fettsäuren bestehen aus einer langen Kette von Kohlenwasserstoffen, an die eine Carboxylgruppe gebunden ist, daher der Name „Fettsäure“. Die Anzahl der Kohlenstoffe in der Fettsäure kann zwischen 4 und 36 liegen. Am häufigsten sind solche mit 12–18 Kohlenstoffen. In einem Fettmolekül binden die Fettsäuren über ein Sauerstoffatom mit einer Esterbindung an jeden der drei Kohlenstoffatome des Glycerinmoleküls. Durch die Verbindung von drei Fettsäuren mit einem Glyceringerüst in einer Dehydratisierungsreaktion entsteht Triacylglycerin. Die drei Fettsäuren im Triacylglycerin können ähnlich oder unterschiedlich sein. Ein Phospholipid ist ein weiterer häufiger Lipidtyp. Es ist ein amphipathisches Molekül, d. h. es hat einen hydrophoben und einen hydrophilen Teil. Die Fettsäureketten sind hydrophob und können nicht mit Wasser interagieren; die phosphathaltige Gruppe hingegen ist hydrophil und interagiert mit Wasser. Die hydrophilen Kopfgruppen der Phospholipide sind der wässrigen Lösung zugewandt. Die hydrophoben Enden sind in der Mitte der Doppelschicht abgesondert. Fettsäuren Fettsäuren können gesättigt oder ungesättigt sein. Wenn in einer Fettsäurekette nur Einfachbindungen zwischen benachbarten Kohlenstoffatomen in der Kohlenwasserstoffkette vorhanden sind, ist die Fettsäure gesättigt. Stearinsäure ist ein Beispiel für eine gesättigte Fettsäure. Wenn die Kohlenwasserstoffkette eine Doppelbindung enthält, ist die Fettsäure ungesättigt. Ölsäure ist ein Beispiel für eine ungesättigte Fettsäure. Die meisten ungesättigten Fette sind bei Raumtemperatur flüssig und werden Öle genannt. Wenn das Molekül eine Doppelbindung enthält, handelt es sich um ein einfach ungesättigtes Fett (z. B. Olivenöl), und wenn mehr als eine Doppelbindung vorhanden ist, handelt es sich um ein mehrfach ungesättigtes Fett (z. B. Rapsöl). Lange gerade Fettsäuren mit Einfachbindungen liegen im Allgemeinen dicht beieinander und sind bei Raumtemperatur fest. Beispiele für gesättigte Fette sind tierische Fette mit Stearinsäure und Palmitinsäure (häufig in Fleisch) und Fett mit Buttersäure (häufig in Butter). Fettsäuren können zusätzlich in Cis- und Trans-Fettsäuren eingeteilt werden. Cis und trans geben die Konfiguration des Moleküls um die Doppelbindung an. Wenn Wasserstoffe in derselben Ebene vorhanden sind, handelt es sich um ein cis-Fett. Befinden sich die Wasserstoffatome auf zwei verschiedenen Ebenen, handelt es sich um ein Transfett. Die cis-Doppelbindung verursacht eine Biegung oder einen „Knick“, der verhindert, dass die Fettsäuren fest gepackt werden und sie bei Raumtemperatur flüssig bleiben. Beispiele für ungesättigte Fette sind Olivenöl, Maisöl, Rapsöl und Lebertran. Ungesättigte Fette helfen, den Cholesterinspiegel im Blut zu senken; wohingegen gesättigte Fette zur Plaquebildung in den Arterien beitragen. Trans-Fette Die Lebensmittelindustrie hydriert Öle künstlich, um ihnen eine halbfeste Konsistenz zu verleihen, die für viele verarbeitete Lebensmittelprodukte wünschenswert ist. Dabei können sich Doppelbindungen der cis-Konformation in der Kohlenwasserstoffkette in Doppelbindungen der trans-Konformation umwandeln. Margarine, einige Arten von Erdnussbutter und Backfett sind Beispiele für künstlich gehärtete Transfette. Jüngste Studien haben gezeigt, dass ein Anstieg der Transfette in der menschlichen Ernährung zu einem höheren Gehalt an Lipoproteinen niedriger Dichte (LDL) oder „schlechtem“ Cholesterin führen kann, was wiederum zu Plaqueablagerungen in den Arterien leitet, was Herzerkrankungen verursachen kann. Omega-Fettsäuren Essentielle Fettsäuren sind solche, die der menschliche Körper benötigt, aber nicht synthetisiert. Sie müssen daher über die Nahrung zugeführt werden. Omega-3-Fettsäuren fallen in diese Kategorie und sind eine von nur zwei, die für den Menschen bekannt sind (die andere ist Omega-6-Fettsäure). Dies sind mehrfach ungesättigte Fettsäuren und zählen zu den Omega-3-Fettsäuren, da eine Doppelbindung den dritten Kohlenstoff vom Ende der Kohlenwasserstoffkette mit dem benachbarten Kohlenstoff verbindet. Alpha-Linolensäure ist ein Beispiel für eine Omega-3-Fettsäure. Es verfügt über drei cis-Doppelbindungen und hat dadurch eine gekrümmte Form. Lachs, Forelle und Thunfisch sind gute Quellen für Omega-3-Fettsäuren. Untersuchungen zeigen, dass Omega-3-Fettsäuren das Risiko eines plötzlichen Herzinfarkttodes verringern, die Triglyceride im Blut senken, den Blutdruck senken und Thrombosen vorbeugen, indem sie die Blutgerinnung hemmen. Sie reduzieren auch Entzündungen und können dazu beitragen, das Risiko einiger Krebsarten bei Tieren zu senken. Dieser Text wurde angepasst von <a href="https://openstax.org/books/biology-2e/pages/3-3-lipids">Openstax, Biology 2e, Chapter 3.3: Lipids</a>.

Struktur der Lipide

Lipide umfassen eine vielfältige Gruppe von Verbindungen, die in der Natur weitgehend unpolar sind. Dies liegt daran, dass es sich um Kohlenwasserstoffe handelt, die meist unpolare ...

Education

Lehre

JoVE Core

Cell Biology

Zellbiologie

Unit 1

Einheit 1

Biochemistry of the Cell

Biochemie der Zelle

KEY TERMS AND CONCEPTS

KERNBEGRIFFE UND KONZEPTE

how lipid molecules are built

Lipid molecules are built from hydrocarbon chains and a few key structural parts. Their shape helps explain why they behave differently from many other biological molecules. In high school biology, this structure is often linked to how lipids store energy and help form cell membranes.

Some lipids are made from fatty acids joined to other small molecules. Triglycerides contain glycerol and three fatty acids, while phospholipids contain glycerol, two fatty acids, and a phosphate group. These structural differences give each type a different role in living things.

Fatty acids can also differ from one another. Saturated fatty acids have only single bonds between carbon atoms, while unsaturated fatty acids have one or more double bonds. These bond patterns change the way lipid molecules pack together and help explain their physical properties.

How Lipid Molecules Are Built

the periodic table and organismal elements

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Elements in the Human Body and Periodic Table

Elements are the smallest units of matter that cannot be broken down further by chemical processes. Scientists know 118 elements, but not all of them occur naturally. Only a small number are essential for life, and living matter depends mostly on carbon, nitrogen, hydrogen, and oxygen. The periodic table organizes elements by their physical and chemical properties. Each square shows the element name, chemical symbol, atomic number, and atomic weight. The atomic number is the number of protons...

functional groups

Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the part of an organic molecule that gives it specific chemical behavior. They help explain why compounds with similar carbon skeletons can react in different ways. In organic chemistry, these groups are often used to classify compounds. A functional group can change the properties of a molecule and affect how it behaves in a reaction. Knowing functional groups helps students recognize patterns in organic compounds. It also makes it easier to compare molecules that share...

types of chemical bonds

Chemical Bonds and How Atoms Join

Chemical bonds hold atoms together and help explain how different substances form. In chemistry, the main bond types are ionic bonds, covalent bonds, and metallic bonds. Ionic bonds form when electrons move from one atom to another. Covalent bonds form when atoms share electrons. Metallic bonds occur in metals, where electrons are held in a shared arrangement that gives metals their characteristic behavior. Understanding these bond types helps students compare how atoms connect in different...

noncovalent attractions in biomolecules

Biomolecule Interactions Without Covalent Bonds

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what are lipids?

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structure of lipids

Lipid molecules are built from hydrocarbon chains and a few key structural parts. Their shape helps explain why they behave differently from many other biological molecules. In high school biology, this structure is often linked to how lipids store energy and help form cell membranes. Some lipids are made from fatty acids joined to other small molecules. Triglycerides contain glycerol and three fatty acids, while phospholipids contain glycerol, two fatty acids, and a phosphate group. These...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structure and Bonding

Carbohydrates are built from sugar units and the bonds that link them. Their chemistry explains how simple sugars join to form larger molecules. It also helps show why carbohydrates have different structures and functions. The video focuses on the main sugar types found in carbohydrates. These include monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides. Monosaccharides are single sugar units. Disaccharides contain two sugar units, while polysaccharides are long chains of many sugar units. The...

nucleic acids

DNA and RNA in Cells

DNA and RNA are nucleic acids that help store and use genetic information in cells. They are key molecules in biology and are often studied together because they work as a pair in living systems. Nucleic acids are built from repeating units called nucleotides. Each nucleotide has a sugar, a phosphate group, and a nitrogenous base. The order of these bases carries the genetic code. There are two main nucleic acids: DNA, or deoxyribonucleic acid, and RNA, or ribonucleic acid. DNA usually stores...

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How Protein Shape Determines Function

Proteins are essential molecules in living things, and their shape affects how they work. Protein structure is described at several levels, including primary, secondary, tertiary, and quaternary structure. These levels help explain how a protein is built and how its final form supports its job. Primary structure is the sequence of amino acids in a protein. Secondary structure forms when parts of the chain fold into regular patterns. Tertiary structure is the overall three-dimensional shape of...

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Cell pH and Organelle Balance

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chemistry of the cell

Cell Chemistry: Water, Ions, and Molecules

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key terms and concepts

Explore the structure of lipids, including fatty acids, triglycerides, and phospholipids, and see how their bonds and parts affect their properties.

How Lipid Molecules Are Built | JoVE K12

cell biology

JoVE Core Zellbiologie veranschaulicht komplexe zelluläre Prozesse in leicht verständlichen und dennoch umfassenden animierten Videolektionen. Diese Sammlung konzentriert sich auf die wesentlichen Bestandteile und Funktionen von Zellen, einschließlich Organellen und Membranen, Zelltransport und Zellenergie. Ergänzt wird sie durch Videos von Wissenschaftlern in Aktion, die die Anwendung der Zellbiologie in realen Forschungsexperimenten demonstrieren.

SC.912.L.18.3

Macromolecules

Biomolecules
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Polymers

What are Lipids?

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What are Proteins?

Protein and Protein Structures

Protein Organization

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Fibrous proteins are either long and narrow proteins or assemble to form long and thin structures. They contain repetitive units and usually consist of ...

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Structural Protein Function

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Chemistry of Carbohydrates

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Noncovalent Attractions in Biomolecules

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Cellulose and Pectic Polysaccharides

&#160;Every plant cell has a cell wall that protects the cell, provides structural support, and gives the cell shape. Cellulose, the main structural ...

Membrane Carbohydrates

The plasma membrane is a dynamic barrier composed of lipids, proteins, and carbohydrates. It is the epicenter of many cellular processes required for cell ...

Describe the important structural characteristics of monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides and explain the functions of carbohydrates in living things.

SC.912.L.18.2

Overview of Fatty Acid Metabolism

Lipids also are sources of energy that power cellular processes. Like carbohydrates, lipids are composed of carbon, hydrogen, and oxygen, but these atoms ...

What are Membranes?

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Fluid Mosaic Model

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Membrane Lipids

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SC.912.L.18.4

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ADP/ATP carrier or AAC protein is the most abundant carrier protein in the inner mitochondrial membrane. It transports large quantities of ADP and ATP, ...

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SC.912.L.18.5

Fermentation

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Biofuels: Producing Ethanol from Cellulosic Material

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
In this experiment, cellulosic material (such as corn stalks, leaves, ...

Discuss the role of anaerobic respiration in living things and in human society.

SC.912.L.18.6

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Autotrophs

Almost all living organisms on Earth depend on photosynthesis, which is the process that converts sunlight energy into a simple sugar called ...

What is Photosynthesis?

All living organisms on Earth are directly or indirectly dependent on photosynthesis. It is the only biological process that can capture energy from ...

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Photosystems are multiprotein complexes that form the functional units of photosynthesis in plants, algae, and cyanobacteria. They are found embedded in ...

The Photochemical Reaction Center

Reaction centers are pigment-protein complexes that initiate energy conversion from photons to chemical entities. Therefore, photochemical reaction center ...

The Antenna Complex

Plants and other photosynthetic organisms comprise pigments capable of absorption of direct sunlight. These pigments are present in the reaction center - ...

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The Z-Scheme of Electron Transport in Photosynthesis

The light reactions of photosynthesis assume a linear flow of electrons from water to NADP+. During this process, light energy drives the splitting of ...

Identify the reactants, products, and basic functions of photosynthesis.

SC.912.L.18.7

A. All living things are composed of four basic categories of macromolecules and share the same basic needs for life.

B. Living organisms acquire the energy they need for life processes through various metabolic pathways (primarily photosynthesis and cellular respiration).

C. Chemical reactions in living things follow basic rules of chemistry and are usually regulated by enzymes.

D. The unique chemical properties of carbon and water make life on Earth possible.

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