Биологические функции липидов
Структура мембран
Эукариотические клетки разделены мембранами, которые окружают органеллы осуществляющие различные биологические функции. Глицерофосфолипиды являются основным структурным компонентом биологических мембран, такие как плазматические мембраны клеток и внутриклеточные мембраны органелл, в клетках плазматическая мембрана физически отделяет внутриклеточные компоненты от внеклеточной среды. Глицерофосфолипиды являются амфипатическими молекулами, т.е. молекулы содержащие как гидрофобные, так и гидрофильные участки, которые содержат глицерин и связанные по 1 и 2 положению с двумя жирными кислотами сложноэфирными связями и 3 положение в глицерине связано с фосфатной группой. В то время как глицерофосфолипиды являются важнейшими компонентами биологических мембран, другие, не глицеридные липидные компоненты, такие как сфингомиелин и стерины (в основном холестерин) также находятся в биологических мембранах. В растениях и водорослях, галактозилдиацилглицериды и сульфохиновозилдиацилглицериды не имеют фосфатной группы и являются важными компонентами мембран хлоропластов. Эти липиды наиболее распространенны в липидах фотосинтетических органелл у высших растений, водорослей и некоторых бактерий. Кардиолипины являются подклассом глицерофосфолипидов и содержит четыре ацильные цепи и три молекулы глицерина. Кардиолипин особенно распространен в внутренней мембране митохондрий, где в дополнение к функционированию в качестве компонента мембран, он активируют ферменты, участвующие в окислительном фосфорилировании.
Биологические мембраны состоят из липидного бислоя. Формирование липидного бислоя является энергетически выгодным, когда глицерофосфолипиды выше находятся в водной среде. В водной системе, полярные головки липидов ориентированы к полярной молекуле воды, а гидрофобные хвосты минимизируют свой контакт с водой и имеют тенденцию группироваться вместе, образуя везикулы в зависимости от концентрации липидов. Такое биофизическое взаимодействие приводит к образовании мицелл, липосом или липидного бислоя. Известны и другие агрегаты, которые образуются вследствие полиморфизма или амфифильного характера молекул липидов. Фазовые переходы это отдельная область исследования, которое отражает биофизические свойства липидов. Мицеллы и бислои образуются в полярной среде как результат гидрофобного эффекта. При растворении липофильных или амфифильных веществ в полярной среде, полярные молекулы (водный раствор) становятся более упорядоченными вокруг растворенных липофильных веществ, поскольку полярные молекулы не могут образовывать водородные связи с липофильной частью амфифила. Таким образом, в водной среде, молекулы воды образуют упорядоченный "клатрат" вокруг растворенных липофильных молекул.
