Lipider kan bredt defineres somhydrofobe elleramfifile små molekyler; nogle lipiders amfifile natur tillader dem at danne strukturer såsomvesikler, multilamellare/unilamellare liposomer, eller membraner i et vandigt miljø vedselvsamling. Biologiske lipider opstår fuldstændigt eller delvist fra to forskellige typer biokemiske underenheder eller "byggesten":ketoacyl ogisopren-grupper.[4] Ved at bruge denne tilgang kan man opdele lipider i otte kategorier:fedtsyrer,glycerolipider,glycerofosfolipider,sphingolipider,sakkarolipider ogpolyketider (fra kondensering af ketoacyl-underenheder); samt sterollipider og prenollipider (fra konsensering af isopren-underenheder).[4]
Selvom begrebetlipid somme tider bruges som synonym forfedtstof er fedtstoffer en undergruppe af lipider kaldettriglycerider. Lipider omfatter molekyler såsomfedtsyrer og deres derivater (heriblandttri-,di-,monoglycerider ogfosfolipider), såvel som andresterol-indeholdendemetabolitter såsomkolesterol.[7] Selvom mennesker og andre pattedyr bruger diversebiosyntetiske veje til at nedbryde og syntetisere lipider, er der nogle essentielle lipider, der ikke kan skabes på denne måde og skal opnås gennem kosten.
Fedtsyrer, ellerfedtsyreremanenser når de er en del af et lipid, er en forskelligartet molekylegruppe syntetiseret af kæde-forlængelse af enacetyl-CoA-primer medmalonyl-CoA- ellermetylmalonyl-CoA-grupper i en proces kaldetfedtsyresyntese.[8][9] De består af encarbonhydrid-kæde, der slutter i encarboxylsyre-gruppe; dette arrangement giver molekylet enpolær,hydrofil ende, og en ikke-polær,hydrofob end, der eruopløselig i vand. Fedtsyrestrukturen er en af de mest grundlæggende kategorier af biologiske lipider, og bruges ofte som en byggesten til mere strukturelt komplekse lipider. Carbonkæden, der typisk er mellem fire og 24 carboner lang,[10] kan væremættet eller umættet, og kan hæftes påfunktionelle grupper indeholdendeoxygen,halogener,nitrogen ogsvovl. Hvis en fedtsyre indeholder en dobbeltbinding er der en mulighed for enten encis ellertransgeometrisk isomerisme, som i væsentlig grad påvirker molekyletskonfiguration.Cis-dobbeltbindinger får fedtsyrekæden til at bøje, hvilket styrkes yderligere med dobbeltbindinger i kæden. Tre dobbeltbindinger i 18-carbonlinolensyre, den mest udbredte fedt-acyl-kæde i plantersthylakoidmembraner, gør disse membraner stærkt flydende på trods af miljøets lave temperaturer,[11] og får ligeledes linolensyre til at give dominerende høje spidser i højopløsning 13-C NMR-spektre af kloroplast. Dette spiller en vigtig rolle i cellemembraners struktur og funktion.[12] De fleste naturligt forekommende fedtsyrer har encis-konfiguration, selvomtrans-formen eksisterer i nogle naturlige og delvist hydrogenerede fedt og olier.[13]
Glycerolipider består af mono-, di- og tri-substitueredeglyceroler,[17] hvoraf de bedst kendte er fedtsyre-triestere af glycerol, kaldttriglycerider. Ordet "triacylglycerol" bruges somme tider synonymt med "triglycerid". I disse forbindelser er hver af de tre hydroxyl-grupper af glycerol esterificerede, typisk af forskellige fedtsyrer. Da de fungerer som en form for energilagring, udgør disse lipider størstedelen af fedtlageret i animalsk væv. Hydrolysen afester-bindinger af triglycerider, samt frigørelsen af glycerol og fedtsyrer frafedtvæv er de begyndende skridt ved metabolisering af fedt.[18]
Yderligere underklasser af glycerolipider repræsenteres ved glycosylglyceroler, som er karakteriseret ved tilstedeværelsen af en eller fleresukkerrremanenser vedhæftet glycerol via englykosidbinding. Blandt eksempler på strukturer i denne kategori er digalactosyldiacylglyceroler, der findes i plantemembraner,[19] og seminolipider fra pattedyrssædceller.[20]
Glycerofosfolipider, normalt omtalt somfosfolipider, er overalt i naturen, og er nøglekomponenter i cellerslipiddobbeltlag,[21] såvel som medvirkende vedmetabolisme ogcellesignalering.[22] Nervevæv (heriblandt hjernen) indeholder relativt store mængder glycerofosfolipider, og forandringer i deres sammensætning er blevet implicerede ved diverse neurologiske sygdomme.[23] Glycerofosfolipider kan underinddeles i særskilte klasser baseret på af glycerolrygradens polære hovedgruppessn-3-position ieukaryoter og eubakterier, ellersn-1-position hosarkæer.[24]
Blandt eksempler på glycerofosfolipider, der findes ibiologisk membran erfosfatidylcholin (også kendt som PC, GPCho ellerlecitin),fosfatidyletanolamin (PE eller GPEtn) ogfosfatidylserin (PS eller GPSer). Udover at tjene som en primær komponent i cellemembran og bindingssteder for intra- og intercellulære proteiner, er nogle glycerofosfolipider i eukaryotiske celle, såsomfosfatidylinositoler ogfosfatidinsyrer, enten forløbere for, eller selv, membran-deriveredesecond messengers.[25] Typisk er en eller begge disse hydroxylgrupper aculerede med lang-kædede fedtsyrer, men der findes også alkyl-forbundne og 1Z-alkenyl-forbundne (plasmalogen) glycerofosfolipider, såvel som dialkylæter-varianter arkæer.[26]
Sphingolipider er en kompliceret familie af forbindelser[27] som har en fælles strukturel egenskab, ensphingoidbase-rygrad, der syntetiseresde novo fra aminosyrenserin og en lang-kædet fedt-acyl-CoA, og konverteres derefter tilceramider, fosfosphingolipider, glycosphingolipider og andre forbindelser. Pattedyrs store sphingoidbase omtales normalt somsphingosin. Ceramider (N-acyl-sphingoidbaser) er en stor underklasse af sphingoidbase-derivativer med enamid-forbundet fedtsyre. Fedtsyrerne er typisk mættede eller enkeltumættede med en kædelængde på mellem 16 og 26 carbonatomer.[28]
Pattedyrs store fosfosphingolipider ersphingomyeliner (ceramidfosfocholiner),[29] hvorimod insekter hovedsageligt indeholder ceramidfosfoætanolaminer[30] og svampe har fytoceramid-fosfoinositoler ogmannose-indeholdende hovedgrupper.[31] Glycosphingolipider er en forskelligartet molekylefamilie bestående af en eller flere sukkerremanenser forbundet via englykosidbinding til sphingoidbasen. Blandt eksempler på disse er de simple og komplekse glykosphingolipider såsomcerebrosider oggangliosider.
Prenollipider syntetiseres fra fem-carbon-enhedforløberneisopentenylpyrofosfat ogdimetylallylpyrofosfat, der centralt produceres viamevalonsyre (MVA)-veje.[38] De simple isoprenoider (lineære alkoholer, difosfater, etc.) dannes af successive tilsætning af C5-enheder, og klassificeres i henhold til et antal af disseterpenenheder. Strukturer, der indeholder mere end 40 carboner kendes som polyterpener.Karotenoider er vigtige simple isoprenoider, der fungerer somantioxidanter og forløbere forvitamin A.[39] En anden biologisk vigtig molekyleklasse eksemplificeres afquinoner oghydroquinoner, som indeholder en isoprenoid-hale vedhæftet en quinonoid-kerne af ikke-isoprenoid oprindelse.[40]Vitamin E ogvitamin K, såvel somubiquinoner, er eksempler fra denne klasse. Prokaryoter syntetiserer polyprenoler (kaldetbactoprenoler) hvorved den sidste isoprenoid-enhed vedhæftet oxygen forbliver umættet, hvorimod den sidste isoprenoid reduceres i animalske polyprenoler (dolicholer).[41]
Sakkarolipiden Kdo2-lipid A's struktur.[42]Glucosamin-remanens i blå,Kdo-remanens i rød,acyl-kæder i sort ogfosfat-grupper i grøn.
Sakkarolipider er forbindelser, hvori fedtsyrer forbindes direkte til en sukker-rygrad, og danner strukturer der er kompatible med membran-dobbeltlag. I sakkarolipiderne erstatter enmonosakkarid glycerol-rygraden i glycerolipider og glycerofosfolipider. De mest udbredte sakkarolipider er acyleredeglukosamin-forløbere tilLipid A-komponenten aflipopolysakkarider iGram-negative bakterier. Almindelige lipid A-molekyler erdisakkarider af glukosamin, som er derivatiserede med op til syv fedt-acyl-kæder. Den minimale lipopolysakkarid der kræves for vækst iE. coli er Kdo2-Lipid A, en hexa-acyleret disakkarid af glukosamin, som er glykosyleret med to 3-deoxy-D-manno-octulosonsyre (Kdo)-remanens.[42]
Polyketider syntetiseres af polymerisering afacetyl ogpropionyl-underenheder af klassiske enzymer, såvel som iterative og multimodulære enzymer, der deler samme mekanistiske egenskaber somfedtsyresyntaser. De består af et stort antalsekundære metabolitter ognaturprodukter fra dyr, planter, bakterier, svampe og maritime kilder, og har en stor strukturel forskelligartethed.[43][44] Mange polyketider er cykliske mokeyler, hvis rygrad ofte er yderligere modificeret afglycosylering,metylering,hydroxylering,oxidering og/eller andre processer. Mange ofte anvendte anti-mikrobielle, anti-parasitiske eller cancerbekæmpendeantibiotika er polyketider eller derivater heraf, såsomerytromyciner,tetracykliner,avermectiner og tumorbekæmpendeepothiloner.[45]
Eukaryotiske celler er inddelte i membran-bundneorganeller, der udfører forskellige biologiske funktioner.Glycerofosfolipider er den centralt strukturelle komponent ibiologisk membran, såsom den cellulære plasmamembran og organellernes intracellulære membraner. Mens det især er glycerofosfolipider der er den store komponent i biologiske membraner, kan man også finde andre ikke-glyceride lipidkomponenter såsomsphingomyelin ogsteroler (centraltkolesterol i animalsk cellemembran).[46] I planter og alger er galactosyldiacylglyceroler,[47] og sulfoquinovosyldiacylglycerol,[19] som mangler en fosfatgruppe, vigtige membrankomponenter i kloroplast og relaterede organeller, og er de mest udbredte lipider i fotosyntetisk væv, blandt andet i højere planter, alger og visse bakterier.
En biologisk membran er en form for lamellar-fase lipiddobbeltlag. Dannelsen af lipiddobbeltlag er en energetisk foretrukket proces nårglycerofosfolipiderne er i et vandigt miljø.[48] Dette kendes som den hydrofobiske effekt. I et vandigt system stiller lipidernes polære hoveder sig mod det polære, vandige miljø, mens de hydrofobiske haler minimerer deres kontakt med vand, sætter sig sammen i klynger og danner envesikel; ved lipidenskritiske koncentration kan denne biofysiske interaktion resultere i dannelsen afmiceller,liposomer ellerlipiddobbeltlag. Andre aggregeringer kan også observeres og danner en del af den amfifile (lipid)-opførsels polymorfisme.Faseopførsel er et område, der studeres indenforbiofysik.[49][50] Miceller og dobbeltlag dannes i det polære medie ved en proces kendte som denhydrofobiske effekt.[51] Når et lipofilt eller amfifilt stof opløses i et polært miljø bliver de polære molekyler (dvs. vand i en vandig opløsning) mere ordnet omkring det opløste kipofile stof, siden de polære molekyler ikke kan dannehydrogenbindinger til det amfifile stofs lipofile områder. Så i et vandigt miljø vil vandmolekylerne danne et ordnetklatrat-bur rundt omkring den opløste lipofile molekyle.[52]
Omdannelsen af lipider tilprotocelle-membraner er et vigtigt skridt i modeller forabiogenese, livets oprindelse.[53]
Triglycerider, opbevaret i fedtvæv, er en vigtig form for energilagring i både dyr og planter.Fedtcellerne er designet til uafbrudt syntese og nedbrydning af triglycerider i dyr, med nedbrydningen centralt kontrolleret af aktiveringen af det hormon-sensitive enzymlipase.[54] Den fuldstændige oxidering af fedtsyrer leverer et højt kalorieindhold, omkring 9 kcal/g, sammenlignet med 4 kcal/g for nedbrydningen afkulhydrater ogproteiner. Trækfugle, der skal flyve lange afstande uden føde, bruger lagret energi fra triglycerider som brændstof til deres flyvning.[55]
I de seneste år er der fremkommet beviser der indikerer atlipidsignaling er en central del afcellesignaling.[56][57] Lipidsignalering kan ske via aktivering afG-protein-koblede ellerkernereceptorer, og medlemmer af flere forskellige lipidkategorier er blevet identificeret som signaleringsmolekyler ogcellulære budbringere.[58] Blandt disse ersphingosin-1-fosfat, en ceramid-deriveret sphingolipid, der er en potent budbringermolekyle, der er involveret i regulering af calciummobilisering,[59] cellevækst og apoptose;[60]diacylglycerol (DAG) ogfosfatidylinositol-fosfater (PIP) involveret i calcium-medieret aktivering afproteinkinase C;[61]prostaglandiner, som er en type fedtsyrer deriveret fra eicosanoid involveret vedbetændelse ogimmunitet;[62] steroidehormoner såsomøstrogen,testosteron ogkortisol, som modulerer en række funktioner, såsom reproduktion, metabolisme og blodtryk; ogoxysteroler såsom 25-hydroxy-kolesterol som erlever-X-receptoragonister.[63] Fosfatidylserinlipider vides at være involveret ved signalering til fagocytose af apoptotiske celler og/eller cellestykker. De gør dette ved at blive eksponeret for cellemembranens ekstracellulære front efter inaktiveringen af flippaser, som placerer dem eksklusivt på den cytosoliske side og aktiveringen af scramblaser, som "scrambler" fosfolipidernes orientering. Efter dette kan andre celler genkende fosfatidylserinerne og fagocytoserer cellerne eller cellefragmenterne.[64]
^Michelle A, Hopkins J, McLaughlin CW, Johnson S, Warner MQ, LaHart D, Wright JD (1993).Human Biology and Health. Englewood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall.ISBN978-0-13-981176-0.
^Brown HA, red. (2007).Lipodomics and Bioactive Lipids: Mass Spectrometry Based Lipid Analysis. Methods in Enzymology. Vol. 423. Boston: Academic Press.ISBN978-0-12-373895-0.
^Fezza F, De Simone C, Amadio D, Maccarrone M (2008). "Fatty acid amide hydrolase: a gate-keeper of the endocannabinoid system".Subcellular Biochemistry. Subcellular Biochemistry.49: 101-132.doi:10.1007/978-1-4020-8831-5_4.ISBN978-1-4020-8830-8.PMID18751909.
^abHölzl G, Dörmann P (2007). "Structure and function of glycoglycerolipids in plants and bacteria".Progress in Lipid Research.46 (5): 225-243.doi:10.1016/j.plipres.2007.05.001.PMID17599463.
^Honke K, Zhang Y, Cheng X, Kotani N, Taniguchi N (2004). "Biological roles of sulfoglycolipids and pathophysiology of their deficiency".Glycoconjugate Journal.21 (1-2): 59-62.doi:10.1023/B:GLYC.0000043749.06556.3d.PMID15467400.
^Farooqui, A. A.; Horrocks, L. A.; Farooqui, T (2000). "Glycerophospholipids in brain: Their metabolism, incorporation into membranes, functions, and involvement in neurological disorders".Chemistry and physics of lipids.106 (1): 1-29.doi:10.1016/S0009-3084(00)00128-6.PMID10878232.
^Ivanova PT, Milne SB, Byrne MO, Xiang Y, Brown HA (2007). "Glycerophospholipid identification and quantitation by electrospray ionization mass spectrometry".Methods in Enzymology. Methods in Enzymology.432: 21-57.doi:10.1016/S0076-6879(07)32002-8.ISBN978-0-12-373895-0.PMID17954212.
^Bouillon R, Verstuyf A, Mathieu C, Van Cromphaut S, Masuyama R, Dehaes P, Carmeliet G (2006). "Vitamin D resistance".Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism.20 (4): 627-645.doi:10.1016/j.beem.2006.09.008.PMID17161336.
^Villinski JC, Hayes JM, Brassell SC, Riggert VL, Dunbar R (2008). "Sedimentary sterols as biogeochemical indicators in the Southern Ocean".Organic Geochemistry.39 (5): 567-588.doi:10.1016/j.orggeochem.2008.01.009.
^Deacon J. (2005).Fungal Biology. Cambridge, Massachusetts: Blackwell Publishers. s. 342.ISBN978-1-4051-3066-0.
^Kuzuyama T, Seto H (2003). "Diversity of the biosynthesis of the isoprene units".Natural Product Reports.20 (2): 171-183.doi:10.1039/b109860h.PMID12735695.
^Rao AV, Rao LG (2007). "Carotenoids and human health".Pharmacological Research: the Official Journal of the Italian Pharmacological Society.55 (3): 207-216.doi:10.1016/j.phrs.2007.01.012.PMID17349800.
^Swiezewska E, Danikiewicz W (2005). "Polyisoprenoids: structure, biosynthesis and function".Progress in Lipid Research.44 (4): 235-258.doi:10.1016/j.plipres.2005.05.002.PMID16019076.
^Eyster KM. (2007). "The membrane and lipids as integral participants in signal transduction".Advances in Physiology Education.31 (1): 5-16.doi:10.1152/advan.00088.2006.PMID17327576.
^Hinkovska-Galcheva V, VanWay SM, Shanley TP, Kunkel RG (2008). "The role of sphingosine-1-phosphate and ceramide-1-phosphate in calcium homeostasis".Current Opinion in Investigational Drugs.9 (11): 1191-1205.PMID18951299.
^Klein C, Malviya AN (2008). "Mechanism of nuclear calcium signaling by inositol 1,4,5-trisphosphate produced in the nucleus, nuclear located protein kinase C and cyclic AMP-dependent protein kinase".Frontiers in Bioscience.13 (13): 1206-1226.doi:10.2741/2756.PMID17981624.
^Boyce JA. (2008). "Eicosanoids in asthma, allergic inflammation, and host defense".Current Molecular Medicine.8 (5): 335-349.doi:10.2174/156652408785160989.PMID18691060.
^Biermann M, Maueröder C, Brauner JM, Chaurio R, Janko C, Herrmann M, Muñoz LE (2013). "Surface code—biophysical signals for apoptotic cell clearance".Physical Biology.10 (6): 065007.doi:10.1088/1478-3975/10/6/065007.PMID24305041.
