Lipolyse: Abbau von Triacylglycerinen
Fettsäuren sind stark reduzierte und daher effiziente Speicherformen für Elektronen, die aufgrund der guten Versorgung des Organismus mit Kohlenhydraten nicht in die Atmungskette eintreten und der Gewinnung von Stoffwechselenergie dienen mussten. Sie besitzen einen hohen Brennwert. Da (besonders ungesättigte) Fettsäuren extrem cytotoxisch sind, können sie im Körper nur in Form von Triacylglycerinen gespeichert werden – das aber in fast unbeschränkten Mengen, langfristig und auf kleinem Raum. Den größten Triacylglycerinspeicher bilden die Fettzellen (Adipozyten) des weißen Fettgewebes. Bevor die in den Fettsäuren von Speicher- und auch von Nahrungslipiden enthaltenen Elektronen in der β-Oxidation zur Gewinnung von Stoffwechselenergie genutzt werden können, müssen die Fettsäuren hydrolytisch aus den Triacylglycerinen freigesetzt werden. Diese Mobilisierung nennt man Lipolyse
ß-Oxidation
Als β-Oxidation bezeichnet man den biochemischen Abbaumechanismus der Fettsäuren. Die Bezeichnung bezieht sich auf die am β-C-Atom der Fettsäure stattfindenden Oxidationen. Die β-Oxidation wurde früher auch als Fettsäurespirale bezeichnet.
Das gebildete Acetyl-CoA kann zum weiteren Abbau in den Citrat-Zyklus einfließen oder zur Synthese von Ketokörpern dienen. FADH2 und NADH + H+ werden der Atmungskette zugeführt. Dort können daraus, durch Elektronentransportphosphorylierung, ATP regeneriert werden (1,5 im Fall von FADH2 und 2,5 aus NADH+H+).
ß-Oxidation-Ablauf Aktivierung der Fettsäuren (2 Schritte):
Fettsäuren sollten nur abgebaut werden, wenn der Organismus mit Kohlenhydraten aus der Nahrung oder auch dem Abbau eigener Glykogenspeicher unterversorgt ist und Energiebedarf besteht.
Die in Form von Acyl-CoA aktivierten Fettsäuren können sowohl in den Mitochondrien zur Energiegewinnung abgebaut als auch im Zytosol der Synthese von Triacylglycerinen (Lipogenese) und dem Auffüllen der Fettspeicher dienen. Welcher Weg eingeschlagen wird, wird über verschiedene Mechanismen reguliert.
Ein wichtiger Angriffspunkt für die Regulation des Fettsäureabbaus ist die Transportgeschwindigkeit für langkettige Fettsäuren in die Mitochondrienmatrix. Sie bestimmt über die Verfügbarkeit von aktivierten Fettsäuren die Geschwindigkeit der β-Oxidation.
Konzentration von Malonyl-CoA,. Die Konzentration von Malonyl-CoA ist erhöht, wenn der Organismus gut mit Kohlenhydraten versorgt ist und im Zytosol Fettsäuren synthetisiert werden.
Daher hemmt Malonyl-CoA die Carnitin-Acyltransferase, die am Transport von Acyl-CoA in die Matrix beteiligt ist (s.o.). Auf diese Weise gelangt weniger Acyl-CoA in die Matrix, wodurch die β-Oxidation gehemmt wird.
Außerdem werden die 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase von einem hohen NADH/NAD+-Quotienten und die Thiolase von einer hohen Konzentration an Acetyl-CoA inhibiert.
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