Sobald die Lipolyse abgeschlossen ist, gelangen die entstandenen Fettsäuren in den Blutkreislauf, um von unserem Körper in einem als Beta-Oxidation bekannten Prozess verwendet zu werden. Dieser Prozess findet hauptsächlich in den Mitochondrien von Zellen wie der Skelettmuskulatur und dem Herzen statt.
Transport von Fettsäuren in die Mitochondrien
Wie kommen nun die Fettsäuren in die Mitochondrien?
- Sie wandern durch den Blutkreislauf: Aufgrund ihrer hydrophoben Natur können sich Fettsäuren nicht frei im Blutkreislauf bewegen. Sie müssen immer Hand in Hand mit Albumin gehen, einem Protein, das als Transportmittel für Fettsäuren dient.
- Sie betreten die Zelle: Dank der Fettsäuretransporter gelangen die Fettsäuren aus dem Blutkreislauf in das Zellzytoplasma, wo sie aktiviert werden und dann in die Mitochondrien gelangen.
- Sie werden aktiviert: Im Zytoplasma angekommen, müssen die Fettsäuren aktiviert werden, um in die Mitochondrien zu gelangen. Dieser Vorgang wird als Fettsäure-Aktivierung und besteht aus der Bindung einer Fettsäure an ein Molekül Coenzym A (CoA), wodurch eine Acyl-CoA. Katalysiert wird dieser Schritt durch das Enzym Acyl-CoA-Synthetase und benötigt Energie in Form von ATP.
- Sie gelangen über das Carnitin-Shuttle in die Mitochondrien.Um in die Mitochondrien zu gelangen, benötigen die bereits aktivierten Fettsäuren (Acyl-CoA) ein Transportermolekül namens Carnitin.
Beta-Oxidation von Fettsäuren
Sobald die Fettsäuren die mitochondriale Matrix erreichen, beginnt die Beta-Oxidation der Fettsäuren, ein Stoffwechselweg, bei dem die Fettsäuren in Zweikohlenstoffeinheiten zerlegt werden, um Acetyl-CoA zu erzeugen und Energie zu gewinnen.
Die Acetyl-CoA-Moleküle können anschließend in den Krebs-Zyklus zur weiteren Energiegewinnung in Form von ATP gelangen. Zusätzlich zu Acetyl-CoA entstehen bei der Beta-Oxidation NADH und FADH₂, Moleküle, die Elektronen in die Elektronentransportkette transportieren, um noch mehr ATP zu produzieren.
Die Beta-Oxidation besteht aus einer zyklischen Reihe von Reaktionen, bei denen in jedem Zyklus die Fettsäurekette um zwei Kohlenstoffe verkürzt wird:
- Acetyl-CoA: tritt in den Krebszyklus ein, um noch mehr ATP zu erzeugen (vorletzter Schritt der aeroben Zellatmung).
- NADH und FADH₂: Dies sind Elektronentransporter, die Energie in der Elektronentransportkette nach oben transportieren, um ATP zu erzeugen.
Bei einer langkettigen Fettsäure kann dieser Prozess viele Male wiederholt werden, wodurch große Mengen an ATP entstehen. Bei der Beta-Oxidation einer 16-Kohlenstoff-Fettsäure (z. B. Palmitinsäure) entstehen beispielsweise 8 Moleküle Acetyl-CoA, 7 NADH und 7 FADH₂.
