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Lipide

Als Lipiden bezeichnet man ein Gruppe strukturell sehr unterschiedlicher, lipophilen Molekülen. Sie kommen in jeder Zelle vor. Hauptsächliche Funktionen der Lipide
  • Energie- und Kohlenstoffspeicher
  • Zell- und Organellenbegrenzung
  • Zell-Zell-Erkennung
Bei den Lipiden kann man zwischen verseifbaren, nichtverseifbaren und Lipoproteine unterscheiden:

Verseifbare Lipide

Zu ihnen gehören:
  • Acylglycerine (Neutralfette)
  • Glykolipide
  • Phospholipide
  • Wachse

Acylglycerine (Neutralfette) Sie bestehen aus Glycerin (Glycerol,1,2,3-Propantriol), das mit einer, zwei oder drei Fettsäuren verestert ist.

Glykolipide Hier gibt es die Glycerolglykolipide und Glykosphingolipide. Die Glycerolglykolipide bestehen aus Glycerin als Grundkörper, der am C-1 und am C-2 jeweils mit einer Fettsäure verestert ist (Diacylglycerol) und am C-3 über eine glykosidische Bindung an ein Mono- oder Oligosaccharid gebunden ist. Bei Glykosphingolipide dagegen bildet Sphingosin den Grundkörper, der über die Aminogruppe mit einer Fettsäure verknüpft ist (was man dann ein Ceramid nennt = N-acetyliertes Sphingosin) und über die Hydroxylgruppe mit einem Zucker verestert ist. Handelt es sich um Cerebroside (z.B. Glucocereboside und Galactocereboside), so ist die nur ein Zuckerrest gebunden, handelt es sich um Ganglioside, können längere Saccharidketten gebunden sein.

Phospholipide Auch die Phospholipide können sich entweder vom Glycerin oder Sphingosin ableiten. Die ersteren werden Phosphoglyceride oder Glycerolphophatide genannt und sind aus einem Diacylglycerol, das am C-3 mit Phosphorsäure verestert ist, aufgebaut. Die Phosphorsäure ist zudem noch mit einem anderen Alkohol wie Chlorin, Ethanolamin, Serin, Inositol oder Glycerin verestert. Als wichtige Beispiele sind hier Lecitin und Kephalin zu nennen, die einen wichtiger Bestandteil der Zellmembran darstellen. Leitet sich Phospholipid nicht vom Glycerin ab, sondern vom Sphingosin, so nennt man sie Sphingomyeline. Dabei ist die primäre Hydroxylgruppe mit Phosphorylchlorin und die Aminogruppe mit einer Fettsäure verestert.

Wachse Sind Fettsäuren, die mit langkettigen Alkoholen verestert sind.

Allgemeines zu den Fettsäure

Bei den Fettsäuren, unterscheidet man die gesättigten (ohne Doppelbindung) und ungesättigte (mit Doppelbindungen). Die ungesättigten kann man auch noch in einfach- und mehrfachungesättigt und nach cis- und trans-Stellung unterteilen. Hier eine Zusammenstellung wichtiger Fettsäuren:

Gesättigte:

Trivialname Chemische Bezeichnung
Myristinsäure: n-Dodecansäure
Palmitinsäure: n-Hexacansäure
Stearinsäure: n-Octandecansäure
Arachinsäure: n-Eicosansäure
Behensäursäure: Docosansäure

Ungesättigte:

Trivialname Chemische Bezeichnung Position und Art der Doppelbindung
Palmitoleinsäure Hexadecensäure Δ9cis
Ölsäure Octadecensäure Δ9cis
Linolsäure Octadecadiennsäure Δ9, 12all-cis
α-Linolensäure Octadecatriennsäure Δ9, 12, 15 all-cis
γ-Linolensäure Octadecatriennsäure Δ6, 9, 12all-cis
Arachidonsäure Eicosatetraensäure Δ5, 8, 11, 14all-cis
Erucasäure Docosensäure Δ9cis

Das Δ mit den darauffolgenden Zahlen gibt an, an welcher Stelle die Doppelbindung im Molekül sitzt. Essentielle Fettsäuren (auch Vitamien F genannt) sind Linolsäure, α-Linolsäure, γ-Linolensäure und Arachidonsäure. Der menschliche Organismus kann nämlich keine Doppelbindungen über Δ9 anbringen. Deshalb müssen diese Fettsäuren mit der Nahrung aufgenommen werden.

Nichtverseifbare Lipide

Zu ihnen gehören:
  • Isoprenoide
  • Eicosanoide

Isoprenoide: Der Name der Isoprenoiden stammt vom Isopren, dem 2-Methyl-1,3-butadien. Die Isoprenoide sind nämlich formal durch aus Isopreneinheiten aufgebaut. Sie lassen sich aufteilen in Hemiterpene (Grundgerüst 5 Kohlenstoffatome), Mono- (10 C-Atome) Di-, Sesqui-, Di-, Sester- und Tri-, Tetra- und Polyterpene. Einige Beispiele mit Angabe des Vorkommens:

  • Monoterpene: Geranial (Zitronenöl), Geraniol (Rosenöl), Mycren (Lorbeer), Neral (Lemongrasöl), Nerol (Neroliol), Citronellol Roselöl/Zitronenöl), Ocimen (Basiklikum)
  • Sesquiterpene: Farnesol (Pheromon, Maiglöckchenduft)
  • Diterpene: Phytol (Chlorophyll)
  • Triterpene: Steroide (s.u.)
  • Tetraterpene: Carotide und Carotinoide

Die Steroide sind sehr wichtige Triterpene und leiten sich vom Steran ab. Ein Verstreter ist das Cholesterol (Cholesterin) das sich als Fluiditätserhalter in Zellmembranen befindet. Auch Steroidhormone, Calciferol (Vitamin D), Gallensäuren gehören zur Familie der Steroide,

Eicosanoide: Eicosanoide sind Derivate oder Folgeprodukte der mehrfach ungesättigten Arachidonsäure. Sie haben meist regulatorische Funktion z.B. wirken die Prostaglandine als Schmerzübermittler (der Aspirinwirkstoff Acetylsalicylsäure hemmt deren Synthese). Thromboxane, wichtig für die Blutgerinnung, und Leukotriene sind ebenfalls in diese Gruppe einzuordnen.

Lipoproteine

Zu ihnen gehören:
  • kovalent-verknüpfte Lipoproteine
  • nichtkovalent-verknüpfte Lipoproteine

(Man findet auch die folgende Benennung: Kovalent-verknüpfte Lipoproteine werden als lipidverknüpfte Proteine und nichtkovalent-verknüpfte einfach als Lipoproteine bezeichnet.)

Im Falle der kovalent-verknüpften Lipoproteine sind Glycolipide, Phospholipide oder Fettsäuren kovalent mit an oder in der Nähe des Amino- oder Carboxylendes gebunden. Durch diese Kombination lassen sich Proteine in der Membran verankern.

Im anderen Falle der nichtkovalent-verknüpfte Lipoproteine bilden Phospholipide eine Kugel aus einer Molekülschicht (2 nm Dicke). In der Kugel befinden sich Cholesterinester und Triacylglycerin. Zudem befinden sich Proteine, die dann als Apoprotein bezeichnet werden, in der Kugelschale.

Man unterscheidet dann nach Verhältnis von Protein zu Lipide, was verschieden Dichten bewirkt:

Bezeichnung Durchemesser in nm Dichte in g/cm3
Chylomikronen ca. 180-500 0,95
VLDL Very low density L. 30-80 0,95-1,006
IDL Intemediate low density L. 25-35 1,006-1,019
LDL Low density L. 18-25 ,019-1,063
HDL Hight density L. 50-12 1,063-1,21

Durch Chylomikronen werden mit der Nahrung aufgenommen Lipide vom Darm zur Leber und zum Fettgewebe transportieren. Cholesterin und Triacylglyceride, die die nicht benötigt werden als VLDLs an das Blut abgeben. Sie werden an den Kapillaregefäßwänden von Lipasen zerlegt und so in IDLs überführt, die teilweise in die Leber wandern und teilweise in LDL überführt werden. Dies ist die wichtigste Transportform von Cholesterin im Blut. Sie können durch rezeptorvermittelte Endocytose von Zielzellen in der Peripherie aufgenommen werden. Die Zelle kann ihrerseits Cholesterin an die Leber schicken, was mittels HDLs und auch durch rezeptorvermittelte Endocytose kontrolliert erfolgt.

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