Na rozdíl od monosacharidů, nukleotidů a aminokyselin nejsou mastné kyseliny monomery, které jsou spojeny do mnohem větších molekul. Ačkoli se mastné kyseliny mohou spojovat například do triacylglycerolů nebo fosfolipidů, nejsou navzájem přímo spojeny a obvykle jich v dané molekule není více než tři. Samotné mastné kyseliny jsou dlouhé řetězce atomů uhlíku zakončené karboxylovou skupinou. Délka řetězce může být různá, i když většina z nich má 14 až 20 uhlíků a u rostlin a živočichů vyššího řádu převažují mastné kyseliny s 16 a 18 uhlíky.

Vzhledem k mechanismu syntézy má většina mastných kyselin sudý počet uhlíků, i když mohou vznikat i liché uhlíkové řetězce. Větší rozmanitost lze vytvořit pomocí dvojných vazeb mezi uhlíky. Řetězce mastných kyselin bez dvojných vazeb jsou nasycené, protože každý uhlík je nasycen co největším počtem vázaných atomů vodíku. Řetězce mastných kyselin s dvojnými vazbami jsou nenasycené (obrázek \(\PageIndex{13}\)). Řetězce s více než jednou dvojnou vazbou se nazývají polynenasycené. Mastné kyseliny v eukaryotických buňkách jsou téměř rovnoměrně rozděleny mezi nasycené a nenasycené typy a mnohé z nich mohou být polynenasycené. U prokaryot je polynenasycení vzácné, ale další modifikace, jako je větvení a cyklizace, jsou běžnější než u eukaryot. Níže je uvedena tabulka běžných mastných kyselin.

Mezi nasycenými a nenasycenými mastnými kyselinami existují významné fyzikální rozdíly způsobené jednoduše geometrií dvojných vazeb uhlíků. Nasycená mastná kyselina je velmi flexibilní s volnou rotací kolem všech svých C-C vazeb. Obvyklá lineární schémata a vzorce znázorňující nasycené mastné kyseliny slouží také k vysvětlení schopnosti nasycených mastných kyselin nabalovat se těsně na sebe, s velmi malým meziprostorem. Nenasycené mastné kyseliny naopak nejsou schopny se tak těsně nabalit kvůli rotačnímu omezení způsobenému dvojnou vazbou. Uhlíky se nemohou otáčet kolem dvojné vazby, takže v řetězci vzniká „zalomení“. Obecně jsou uhlíky s dvojnou vazbou v mastných kyselinách v konfiguraci cis-, což ve struktuře vytváří ohyb o 30 stupňů.

Mastné kyseliny uvnitř buněk jsou obvykle spíše součástí větších molekul než volnými kyselinami. Mezi nejběžnější lipidy odvozené z mastných kyselin patří triacylglyceroly, fosfoglyceridy a sfingolipidy. Triacylglyceroly, jak název napovídá, jsou tři řetězce mastných kyselin (acyl) spojené s molekulou glycerolu esterovými vazbami (obrázek \(\PageIndex{14}\). Triacylglyceroly, známé také jako triglyceridy, mohou mít mastné kyseliny stejného (jednoduché triacylglyceroly) nebo různého typu (smíšené triacylglyceroly). Jejich směsi jsou pro většinu organismů základními molekulami pro dlouhodobé ukládání energie. Ačkoli se mohou hovorově označovat jako tuky nebo oleje, jediným skutečným rozdílem je stupeň nasycení jejich složek mastnými kyselinami. Směsi s vyšším podílem nasycených mastných kyselin mají vyšší bod tání, a pokud jsou při pokojové teplotě pevné, označují se jako tuky. Směsi triacylglycerolů, které zůstávají při pokojové teplotě tekuté, jsou oleje.

V humánní medicíně je běžným vyšetřením rizikových faktorů srdečních onemocnění měření hladiny triglyceridů v krvi. Ačkoli triglyceridy mohou vytvářet a využívat různé typy buněk, většina triglyceridů se u lidí soustřeďuje v tukové tkáni, která je tvořena adipocyty neboli tukovými buňkami, ačkoli játra jsou také významnou zásobárnou tuku. Tyto buňky se specializovaly na přenos tukových kuliček, které zabírají většinu objemu buňky. Když je hladina triglyceridů v krvi vysoká, znamená to, že se tuk vytváří nebo přijímá rychleji, než ho mohou adipocyty přijímat.

Fosfolipidy (nazývané také fosfoglyceridy nebo glycerofosfolipidy), jsou rovněž založeny na připojení mastných kyselin ke glycerolu. Místo tří mastných acylových ocásků jsou však pouze dva a na třetí pozici je fosfátová skupina (obrázek \(\PageIndex{15}\)). Fosfátová skupina se také připojuje k „hlavové skupině“ . Identita hlavové skupiny pojmenovává molekulu spolu s tukovými acylovými ocasy. V příkladu na obrázku označuje 1-stearoyl kyselinu stearovou na 1-uhlíku glycerolové páteře; 2-palmitoyl označuje kyselinu palmitovou na 2-uhlíku glycerolu a fosfatidyletanolamin označuje fosfátovou skupinu a k ní připojený etanolamin, které jsou navázány na 3-uhlík glycerolu. Díky fosfátové skupině se záporným nábojem a hlavové skupině, která je často polární nebo nabitá, jsou fosfolipidy amfipatické – nesou silný hydrofobní charakter ve dvou mastných acylových ocasech a silný hydrofilní charakter v hlavové skupině. Tato amfipatičnost je rozhodující pro úlohu fosfolipidů jako primární složky buněčných membrán.

Důležitou součástí membrán jsou také sfingolipidy (obrázek \(\PageIndex{16}\)), jejichž základem není glycerolová páteř, ale aminoalkohol sfingosin (nebo dihydro sfingosin). Existují čtyři hlavní typy sfingolipidů: ceramidy, sfingomyeliny, cerebrosidy a gangliosidy. Ceramidy jsou molekuly sfingosinu s ocáskem mastné kyseliny připojeným k aminoskupině. Sfingomyeliny jsou ceramidy, v nichž je k 1-uhlíku připojen fosfocholin nebo fosfoetanolamin. Cerebrosidy a gangliosidy jsou glykolipidy – mají na 1-uhlík ceramidu připojen cukr, respektive cukry. Všechny oligosacharidy připojené ke gangliosidům obsahují alespoň jeden zbytek kyseliny sialové. Kromě toho, že jsou strukturní součástí buněčné membrány, jsou gangliosidy důležité zejména při rozpoznávání mezi buňkami.

Lipidy jsou nejasně definovány jako biologické sloučeniny, které jsou nerozpustné ve vodě, ale jsou rozpustné v organických rozpouštědlech, jako je methanol nebo chloroform. Patří sem deriváty mastných kyselin uvedené výše a patří sem i poslední téma této kapitoly, cholesterol. Cholesterol (obrázek \(\PageIndex{17}\)) je hlavním biologickým derivátem cyklopentanoperhydrofenanthrenu, nasyceného uhlovodíku složeného ze čtyř sloučených kruhů. Je důležitou součástí plazmatických membrán živočišných buněk a je také metabolickým prekurzorem steroidních hormonů, jako je kortizol nebo b-estradiol. Rostlinné buňky mají jen málo cholesterolu, pokud vůbec nějaký, ale jsou v nich přítomny jiné steroly, např. stigmasterol. Podobně i houby mají své specifické steroly. Prokaryota však většinou neobsahují žádné molekuly sterolů.

.