ליפידים מתפקדים כמרכיבים מבניים של קרומי התא, בנוסף לתפקידם כמאגרי אנרגיה ומולקולות איתות. לכן הם חיוניים לכל האורגניזמים החיים. שלושת סוגי השומנים החשובים מבחינה ביולוגית הם טריגליצרידים, פוספוליפידים וסטרואידים.

מאפיינים לא קוטביים והידרופוביים של שומנים

ליפידים הם קבוצה מגוונת מבחינה מבנית ותפקודית של פחמימנים – תרכובות המורכבות מאטומי פחמן ומימן. קשרי פחמן-פחמן ופחמן-מימן אינם קוטביים, כלומר האלקטרונים בין האטומים מתחלקים באופן שווה. קשרים לא-קוטביים אלה מקנים מאפיין לא-קוטבי כללי לשומנים. בנוסף, שומנים הם הידרופוביים או "שונאי מים" בטבע. משמעות הדבר היא שהם אינם יוצרים קשרי מימן עם מולקולות מים, מה שהופך אותם לכמעט בלתי מסיסים במים אך מסיסים בממסים אורגניים, כגון כלורופורם או בנזן.

טריגליצרידים — טריאסטר של חומצות שומן וגליצרול

עמוד השדרה הפחמימני של טריגליצרידים מכיל מולקולת גליצרול עם שלוש קבוצות הידרוקסיל (-OH), שכל אחת מהן קשורה לשרשרת חומצות שומן. חומצת שומן היא שרשרת פחמימנים ארוכה עם קבוצת קרבוקסיל (-COOH) בקצה אחד. קבוצת הקרבוקסיל של חומצת השומן וקבוצת ההידרוקסיל של הגליצרול יוצרות קשר יציב עם שחרור מולקולת מים. המולקולה המתקבלת נקראת אסטר (–COOR). לכן, טריגליצרידים הוא טריאסטר של גליצרול ושלוש חומצות שומן. שלוש חומצות השומן המרכיבות יכולות להיות זהות או שונות ואורכן בדרך כלל 12-18 פחמנים. הם רוויים או בלתי רוויים בהתאם לנוכחות או היעדר קשרים כפולים בשרשראות הפחמימנים.

פוספוליפידים הם חלק בלתי נפרד מממברנות התאים

פוספוליפידים הם קריטיים לתא מכיוון שהם מהווים את המרכיבים העיקריים של קרום התא. הם דומים מבחינה מבנית לטריגליצרידים אך מכילים רק שתי חומצות שומן – רוויות או בלתי רוויות – הקשורות לגליצרול. קבוצת ההידרוקסיל השלישית של גליצרול קשורה לקבוצת פוספט טעונה שלילית.

הוספה של קבוצה פונקציונלית אחרת, כגון מולקולות קוטביות קטנות יותר כמו כולין או שאריות סרין, לקבוצת הפוספט יוצרת תכונות כימיות מגוונות של פוספוליפידים.

פוספוליפידים הם מולקולות דו-שכבתיות, כלומר יש להם חלקים שהם הידרופוביים ואחרים שהם הידרופיליים או "אוהבי מים". כאשר מוסיפים פוספוליפידים למים, הם יוצרים באופן ספונטני דו-שכבתי, שכבה דקה בעובי שתי מולקולות פוספוליפידיות. התארגנות עצמית זו מתרחשת מכיוון שראשי הקוטב נמשכים למים, בעוד חומצות השומן ההידרופוביות קבורות במרכז השכבה כדי להתחמק ממגע עם מים. דו-שכבה פוספוליפידית זו יוצרת את קרום התא בכל האורגניזמים החיים. הוא ממדר את הנוזלים בחלק הפנימי והחיצוני של התא. בתוך הדו-שכבה מוטמעים חלבונים וסטרואידים, סוג נוסף של שומנים. דו-שכבות פוספוליפידיות נוספות עשויות למדר עוד יותר את פנים התא האיקריוטי, למשל, הרשתית הליזוזום והאנדופלסמית.

סטרואידים מורכבים ממבנה ארבע טבעות

סטרואידים הם סוג נוסף של שומנים חשובים מבחינה ביולוגית המורכבים מארבע טבעות פחמן. הם משתנים זה מזה בהתבסס על הקבוצות הכימיות המחוברות לטבעות הפחמן. למרות סטרואידים שונים מבחינה מבנית טריגליצרידים ופוספוליפידים, הם גם הידרופוביים ולא מסיסים במים. הם משנים את נזילות קרום התא ומתפקדים גם כמולקולות איתות בתוך התא. כולסטרול הוא הסטרואיד הנפוץ ביותר והוא מסונתז בכבד. הוא קיים בקרום התא ומשמש כמבשר הורמוני המין בבעלי חיים.