Unlike monosaccharides, nucleotides, and amino acids, fatty acids are not monomers that are linked together to form much larger molecules. Chociaż kwasy tłuszczowe mogą być połączone ze sobą, na przykład w triacyloglicerole lub fosfolipidy, nie są one połączone bezpośrednio ze sobą, a na ogół nie więcej niż trzy w danej cząsteczce. Same kwasy tłuszczowe są długimi łańcuchami atomów węgla zakończonymi grupą karboksylową. Długość łańcucha może być różna, choć większość ma od 14 do 20 węgli, a w roślinach i zwierzętach wyższego rzędu główne gatunki stanowią kwasy tłuszczowe o 16 i 18 węglach.

Ze względu na mechanizm syntezy, większość kwasów tłuszczowych ma parzystą liczbę węgli, chociaż nieparzyste łańcuchy węglowe mogą być również generowane. Większa różnorodność może być generowana przez podwójne wiązania między węglami. Łańcuchy kwasów tłuszczowych bez wiązań podwójnych są nasycone, ponieważ każdy węgiel jest nasycony jak największą liczbą związanych atomów wodoru. Łańcuchy kwasów tłuszczowych z wiązaniami podwójnymi są nienasycone (rysunek). Te z więcej niż jednym wiązaniem podwójnym nazywane są wielonienasyconymi. Kwasy tłuszczowe w komórkach eukariotycznych są prawie równomiernie podzielone na typy nasycone i nienasycone, a wiele z tych ostatnich może być wielonienasyconych. U prokariotów, wielonienasycenie jest rzadkie, ale inne modyfikacje, takie jak rozgałęzianie i cyklizacja są bardziej powszechne niż u eukariotów. Tabela powszechnych kwasów tłuszczowych jest przedstawiona poniżej.

Istnieją znaczne różnice fizyczne między nasyconymi i nienasyconymi kwasami tłuszczowymi, wynikające po prostu z geometrii podwójnie związanych węgli. Nasycony kwas tłuszczowy jest bardzo elastyczny z wolnej rotacji wokół wszystkich swoich wiązań C-C. Zwykłe liniowe diagramy i wzory przedstawiające nasycone kwasy tłuszczowe służą również do wyjaśnienia zdolności nasyconych kwasów tłuszczowych do ścisłego upakowania się razem, z bardzo małą ilością przestrzeni między nimi. Nienasycone kwasy tłuszczowe, z drugiej strony, nie są w stanie upakować się tak ciasno z powodu ograniczenia rotacyjnego, które jest spowodowane przez podwójne wiązanie. Węglowodory nie mogą obracać się wokół podwójnego wiązania, więc w łańcuchu pojawia się „załamanie”. Ogólnie rzecz biorąc, podwójnie związane węgle w kwasach tłuszczowych są w konfiguracji cis-, wprowadzając 30-stopniowe wygięcie w strukturze.

Kwasy tłuszczowe wewnątrz komórek są zwykle częściami większych cząsteczek, a nie wolnymi kwasami. Niektóre z najczęstszych lipidów pochodzących z kwasów tłuszczowych to triacyloglicerole, fosfoglicerydy i sfingolipidy. Triacyloglicerole, jak sama nazwa wskazuje, to trzy łańcuchy kwasów tłuszczowych (acylowych) połączone z cząsteczką glicerolu wiązaniami estrowymi (rysunek \). Triacyloglicerole, znane również jako triglicerydy, mogą mieć kwasy tłuszczowe tego samego rodzaju (proste triacyloglicerole) lub różnego rodzaju (mieszane triacyloglicerole). Ich mieszaniny są dla większości organizmów podstawowymi cząsteczkami długotrwałego magazynowania energii. Chociaż mogą one być określane potocznie jako tłuszcze lub oleje, jedyną rzeczywistą różnicą jest stopień nasycenia kwasów tłuszczowych wchodzących w ich skład. Mieszaniny o wyższym procencie nasyconych kwasów tłuszczowych mają wyższą temperaturę topnienia i jeśli są stałe w temperaturze pokojowej, określa się je mianem tłuszczów. Mieszaniny triacylogliceroli pozostające w stanie ciekłym w temperaturze pokojowej to oleje.

W medycynie ludzkiej, wspólnym testem na czynniki ryzyka chorób serca jest pomiar poziomu triglicerydów we krwi. Chociaż różne typy komórek może zrobić i używać triglicerydy, większość triglicerydów w ludzi są skoncentrowane w tkance tłuszczowej, która składa się z adipocytów, lub komórek tłuszczowych, choć wątroba jest również znaczące tłuszczu store. Komórki te wyspecjalizowały się w przenoszeniu kulek tłuszczu, które zajmują większość objętości komórki. Gdy poziom triglicerydów we krwi jest wysoki, oznacza to, że tłuszcz jest produkowany lub połykany szybciej niż może być pobrany przez adipocyty.

Fosfolipidy (zwane również fosfoglicerydami lub glicerofosfolipidami), są również oparte na przyłączeniu kwasów tłuszczowych do glicerolu. Jednak zamiast trzech ogonów acylowych kwasów tłuszczowych, są tylko dwa, a w trzeciej pozycji znajduje się grupa fosforanowa (rysunek \). Grupa fosforanowa przyłącza się również do „grupy głowowej”. Tożsamość grupy głowowej określa nazwę cząsteczki, wraz z tłuszczowymi ogonami acylowymi. W przykładowym rysunku, 1-stearoyl odnosi się do kwasu stearynowego na 1-węglu szkieletu glicerolu; 2-palmitoyl odnosi się do kwasu palmitynowego na 2-węglu glicerolu, a fosfatydyloetanoloamina odnosi się do grupy fosforanowej i jej przyłączonej etanoloaminy, które są połączone z 3-węglowym glicerolu. Ze względu na ujemnie naładowaną grupę fosforanową i grupę główną, która często jest polarna lub naładowana, fosfolipidy są amfipatyczne – posiadają silny charakter hydrofobowy w dwóch tłuszczowych ogonach acylowych i silny charakter hydrofilowy w grupie głównej. Ta amfipatyczność jest kluczowa w roli fosfolipidów jako podstawowego składnika błon komórkowych.

Sfingolipidy (Rysunek) są również ważnymi składnikami błon i nie są oparte na szkielecie glicerolowym, ale na aminoalkoholu, sfingozynie (lub dihydrosphingozynie). Istnieją cztery główne rodzaje sfingolipidów: ceramidy, sfingomieliny, cerebrozydy i gangliozydy. Ceramidy to cząsteczki sfingozyny z ogonem kwasu tłuszczowego dołączonym do grupy aminowej. Sfingomieliny są ceramidami, w których fosfocholina lub fosfoetanoloamina są przyłączone do 1-węzła. Cerebrozydy i gangliozydy są glikolipidami – mają cukier lub cukry, odpowiednio, przyłączone do 1-węglowego ceramidu. Wszystkie oligosacharydy przyłączone do gangliozydów zawierają co najmniej jedną resztę kwasu sjalowego. Oprócz bycia strukturalnym składnikiem błony komórkowej, gangliozydy są szczególnie ważne w rozpoznaniu komórki do komórki.

Lipidy są niejasno zdefiniowane jako związki biologiczne, które są nierozpuszczalne w wodzie, ale są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak metanol lub chloroform. Obejmuje to pochodne kwasów tłuszczowych wymienione powyżej, i obejmuje ostatni temat dla tego rozdziału, cholesterol. Cholesterol (rysunek \) jest główną biologiczną pochodną cyklopentanoperhydrofenantrenu, nasyconego węglowodoru składającego się z czterech stopionych formacji pierścieniowych. Jest on ważnym składnikiem błon plazmatycznych w komórkach zwierzęcych, a także metabolicznym prekursorem hormonów steroidowych, takich jak kortyzol czy b-estradiol. Komórki roślinne mają niewiele cholesterolu, jeśli w ogóle, ale inne sterole, takie jak stigmasterol, są obecne. Podobnie, grzyby mają swoje specyficzne sterole. Jednak prokariota nie zawiera, w większości, żadnych cząsteczek sterolu.

.