Fettsäure-Oxidation

Fettsäuren werden in den Mitochondrien der meisten Körperzellen außer denen des Gehirns und des Darms zur Energiegewinnung oxidiert. Die übliche Quelle für das Substrat ist die Freisetzung aus Adipozyten. Dies kann bei Hunger und körperlicher Anstrengung der Fall sein. Die Geschwindigkeit der Oxidation wird durch die Geschwindigkeit des Triglyceridabbaus in den Fettzellen bestimmt, da die meisten Enzyme innerhalb des Weges physiologisch nicht gesättigt sind.

Die Fettsäure gelangt in das Zytoplasma der Zelle, wo sie in Verbindung mit Coenzym A ein Thioesterderivat bildet. Die Fettsäurekette wird dann nach Übertragung auf ein Carnitinmolekül in die Mitochondrien transportiert. Die Carnitinverbindung wird durch einen spezifischen Membrantransporter nach innen transportiert. Auf der anderen Seite der Membran wird das Coenzym A gegen Carnitin ausgetauscht. Das Enzym, das diese Reaktion katalysiert, heißt Carnitin-Palmitoyltransferse.

Anschließend werden die gesättigten Fettsäuren durch die Wirkung von 4 Enzymen oxidiert. Der Oxidation geht in jedem Zyklus die Abspaltung von 2 Kohlenstoffatomen voraus. Die Enzyme sind der Reihe nach

• Acyl-CoA-Dehydrogenase: reduziert FAD
• Enoyl-CoA-Hydratase
• 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase: reduziert NAD
• Acetyl-CoA-Acetyl-Transferase

Die Energie wird auf 3 Arten freigesetzt:

• FADH2 geht in die Elektronenübertragungskette über
• NADH über denselben Weg
• Acetyl-CoA, eines der Endprodukte, geht in den Tricarbonsäurezyklus über

Ausnahmen von dieser Reihenfolge sind

• ungesättigte Fettsäuren: werden vor der Oxidation durch 2 Enzyme in gesättigte Formen umgewandelt
• Fettsäureketten mit ungerader Anzahl von Kohlenstoffatomen: Oxidation nach dem normalen Schema bis zum 3-Kohlenstoff-Rest, dann Umwandlung in ein 4-Kohlenstoff-Molekül