Zunächst einmal ist es wichtig, zwischen den Arten von Fettsäuren zu unterscheiden, die die Zellmembran bilden können:
Beachten Sie, dass sowohl cis- als auch trans-Fettsäuren ungesättigt sind, der Unterschied liegt in der Konformation um die Doppelbindung. Eine trans-Fettsäure ist mehr oder weniger eine gerade Linie, während die cis-Fettsäure an der Stelle der Doppelbindung einen deutlichen „Knick“ aufweist.
Der vermutete molekulare Mechanismus hinter den mit trans-Fettsäuren verbundenen Gesundheitsrisiken hat mit einer Eigenschaft der Zellmembran zu tun, die Membranfluidität genannt wird. Diese Eigenschaft wirkt sich auf die Fähigkeit der Zelle aus, Signale zu senden und zu empfangen, und sie beeinflusst in hohem Maße die Funktion vieler Proteine, deren Struktur und Funktion vom Zustand der Membran abhängen. Die Membran muss flüssig genug sein, um ihren Zweck erfüllen zu können.
(Wenn du keine Zeit hast, eine lange Antwort zu lesen, kannst du jetzt zum letzten Absatz springen. Andernfalls machen Sie weiter…)
Eine der Hauptfunktionen der Zellmembran ist es, das Innere der Zelle von der Außenwelt zu trennen, um das innere Milieu der Zelle zu kontrollieren, ihr zu helfen, Schäden aus der Umgebung zu vermeiden und mit schädlichen Substanzen oder ungünstigen Lebensbedingungen fertig zu werden. Die Zelle muss jedoch durch verschiedene Signalmechanismen, die das Senden und Empfangen chemischer Signale beinhalten, mit der Außenwelt kommunizieren und sich an unterschiedliche Lebensbedingungen anpassen. Dazu muss die Zelle eine Membran mit einer dynamischen Struktur haben, d. h. eine Membran, die in der Lage ist, sich an die Umgebung anzupassen. Die Evolution hat entschieden, dass dies am besten durch eine Lipiddoppelschicht erreicht werden kann.
Dieses Bild zeigt einen Teil einer Zellmembran, die aus vielen Fettsäuren in einer Formation besteht, die aufgrund der hydrophoben/hydrophilen Wechselwirkungen der Fettsäuren untereinander und mit dem umgebenden Wasser als die energetisch stabilste gilt. Das Maß für die Fluidität einer Membran ergibt sich aus der Art der Fettsäuren, die sie bilden, und dem Cholesteringehalt der Membran.
Vereinfacht ausgedrückt: Je mehr gerade Fettsäuren die Membran enthält, desto starrer (d.h. weniger fluid) ist sie. Je mehr „Unterbrechungen“ der hydrophoben Wechselwirkungen zwischen den Fettsäureschwänzen (durch „Knicke“ in den Schwänzen oder Cholesterin), desto flüssiger ist die Membran.
Das obige Bild zeigt zwei unterschiedliche Zustände der Membran. Auf der rechten Seite enthält die Membran hauptsächlich geradkettige (d.h. gesättigte und/oder trans-Fettsäuren), was zu einer steiferen und zähflüssigeren Membran führt. In diesem Zustand ist es für die Zelle schwieriger, mit ihrer Umgebung zu kommunizieren (chemische Signale können nicht so leicht in die Zelle eindringen, Proteine in der Membran sind weniger beweglich usw.) Auf der linken Seite enthält die Membran mehr ungesättigte Fettsäuren in der cis-Konformation. Der „Knick“, der für cis-Fettsäuren charakteristisch ist, ist der Hauptgrund dafür, dass diese Membran flüssiger ist – er erschwert das Zusammenkleben der Fettsäureschwänze aufgrund der hydrophoben Anziehung.Cholesterin erfüllt denselben Zweck wie diese „Knicke“, indem es die Anziehung zwischen den hydrophoben Schwänzen der Fettsäuren unterbricht. Dies ist eine sehr wichtige Funktion von Cholesterin in praktisch allen Zellen des Körpers, was Cholesterin zu einem sehr wichtigen Molekül im Körper macht.
Zusammenfassend kann man sagen, dass Transfettsäuren als ungesund gelten, weil sie bei ihrem Verzehr größtenteils intakt bleiben (d.h. nicht verstoffwechselt werden). Da diese Form der Fettsäuren in der Natur nicht vorkommt, sind die körpereigenen Enzyme nur begrenzt in der Lage, sie abzubauen), und dann können sie in die Zellmembranen eindringen, starre hydrophobe Bindungen mit den anderen Fettsäuren eingehen und die Gesamtflüssigkeit der Membran verringern.
Siehe Diet and HD – Artikel der Stanford University.