Big Bang HTL 4, Schulbuch

18 Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) Biomoleküle 2 Alle Lebewesen bestehen zum Großteil aus Wasser und einigen Gruppen von organischen Molekülen. Die wichtigsten dieser Biomoleküle sind Lipide, Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren. Ein Prinzip, das alle diese Verbindungen gemeinsam haben ist, dass sie aus kleinen Bausteinen bestehen, die sich dann zu großen, oft riesigen Molekülen verknüpfen können. Lebewesen können diese Riesenmoleküle immer wieder in ihre Bausteine aufspalten und damit neue Moleküle aufbauen. Die Natur betreibt hier perfektes Recycling und spart dadurch viel Energie. Auch das Prinzip der Verknüpfung ist bei allen Biomolekülen gleich. Die Bausteine werden durch Kondensation , also durch Abspaltung von Wasser aneinandergehängt. Beim Abbau dieser Verbindungen wird das Wasser wieder benötigt, man spricht von Hydrolyse ( griech. Hydro = Wasser, lyse = Auflösung ). 2.1 Mehr als nur Fett Lipide Die Lipide sind eine sehr vielfältige Gruppe von Molekülen, die sich strukturell oft gar nicht ähneln. Dem Aufbau der wichtigsten Lipidgruppen, ihren Eigenschaften und Funk- tionen ist dieser Abschnitt gewidmet. Lipide sind natürliche Moleküle, die nicht wasserlöslich, also hydrophob, sind. Durch diese sehr breite Definition sind Lipi- de strukturell sehr unterschiedlich aufgebaut und dadurch unterscheiden sich auch ihre Funktionen. Die wichtigsten Gruppen von Lipiden sind Triacylglycerole, Phospholipide, Wachse und Steroide . 2.1.1 Triacylglycerole (kurz TAG, „Triglyceride“) Wer hat sich schon einmal ein großes Blutbild machen lassen? Da gibt es einen Punkt „Triglyceride“. Hinter diesem Begriff versteckt sich nichts anderes als Fett, oder besser gesagt Fette und Öle, die aber korrekt als Triacylglycerole, umgangssprachlich auch „Trigylceride“, bezeichnet werden. Der Name Triacylglycerol verrät viel über den Aufbau dieser Moleküle. Die Silbe „Tri“ steht für drei, in jedem Fettmolekül kommen drei sogenannte Fettsäuren vor. Fettsäuren sind langkettige Carbonsäuren mit einer immer geraden Anzahl von C-Atomen (meist so 12–24 C). Ein Beispiel wäre die Palmitinsäure (Abb. 2.1 a): Wer erinnert sich noch an die Struktur einer Carbon- säure? Wie sehen Alkohole aus? Wie können diese beiden miteinander reagieren? Was ist eigentlich der Unterschied zwischen Fett und Öl? Wie werde Ölfarben fest? Was ist „Cholesterin“ und ist es wirklich so ungesund? F1 F2 F3 F4 Abb. 2.1 a Die drei Fettsäuren sind mit Glycerol (Abb. 2.1 b) verknüpft. Die Endung -ol ver- rät, dass es sich hierbei um einen Alkohol (-OH) handelt. Der systematische Name von Glycerol (veraltet auch „Glycerin“ genannt) ist 1,2,3-Propantriol . Tri acyl glycerol = Drei Fettsäuren an Glycerol Schon im 3. Jahrgang haben wir in den Kapiteln „Erneuer- bare Energien“ und „Tenside“ Fettsäuren als Rohstoffe kennen gelernt. Durch Abspaltung von Wasser werden nun die drei Fettsäu- ren mit den OH-Gruppen des Glycerols verknüpft. Abb. 2.2: Bildung eines TAG aus Fettsäuren und Glycerol Die Kondensation zwischen Carbonsäure und Alkohol ken- nen wir schon als Veresterungsreaktion. Diese lässt sich durch Zugabe einer starken Base (z. B. NaOH) umkehren und führt dann zu den Salzen der Fettsäuren, den Seifen. Wes- halb die klassische „Seife“ auch aus Fett hergestellt wird. Mehr dazu in Band 3. ( F1 ) In einem Triacylglycerol kommen in der Regel unterschied- liche Fettsäuren vor. Diese unterscheiden sich in der Ketten- länge und der Anwesenheit von Doppelbindungen. Sind Dop- pelbindungen vorhanden, spricht man von ungesättigten Fettsäuren . Fettsäuren die nur Einfachbindungen enthalten werden hingegen als gesättigte Fettsäuren bezeichnet. Abb. 2.3: Struktur einer gesättigten und einer ungesättigten Fettsäure Abb. 2.1 b jw59nh Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv