Metabolic Pathway Teil 4 – Die Beta-Oxidation

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War das schon alles von unserem Energiestoffwechsel?
Nein heute behandeln wir den letzten Teil dieser Serie. Wir füllen die Lücken wo noch welche sind und werden in der nächsten Zeit immer wieder auf spezifische Feinheiten zurück kommen.
Die Basis haben wir dann jetzt geschaffen und bauen Stück für Stück darauf an.

Was fehlt also noch?

Wir hatten die Verstoffwechselung der Kohlenhydrate mit der Glykolyse im Zytosol, Transport des Pyruvat in die Mitochondrien, einschleusen in den Citratzyklus mit anschließendem Umwandeln der Elektronen in der Atmungskette in Adenosintriphosphat.
Dann hatten wir die Eiweiße, die an unterschiedlichen Stellen in die oben genannten Stoffwechselwege einsteigen können.

Was aber ist nun mit den Fetten?

Die Fette sind mit eine der wichtigsten Makronährstoffe und zugleich unterliegen sie einem sehr komplexen Abbau.
Die Fettsäure befindet sich im Zytosol der Zellen und muss zunächst aktiviert werden. Dies geschieht durch Übertragung der Fettsäure auf Coenzym A wodurch ein Acyl-CoA gebildet wird.
Wichtig ist hier die Diffirenzierung zwischen Acyl-CoA (aktivierte Fettsäuren) und Acetyl-CoA (zentrales Molekül Kohlenhydrat-/Eiweiß-Stoffwechsel bzw. Citratzyklus) - zurück zu den Fetten.

Diese ,,aktivierte" Fettsäure wird dann durch einen Carnitin Shuttel, genauer gesagt durch den Carnitin-Acylcarnitin-Transporter (CACT) in das Mitochondrium transportiert.

Diesen Shuttel könnte ihr hier unten im Bild erkennen.

 

Quelle: Medilearn

 

Dort im Zytosol der Mitochondrien angekommen, geht die aktivierte Fettsäure in Form von Acyl-CoA in die Beta-Oxidation ein. 

Wie genau bzw. wie oft die Beta-Oxidation jetzt abläuft, hängt von 2 Dingen ab. Erstens von der Menge der Kohlenstoffatome innerhalb der Molekülstruktur und zweitens davon ob die Anzahl der C-Atome gerade oder ungerade ist. 

Stellt euch die Beta-Oxidation wie einen Kreislauf vor, der immer und immer wieder abläuft, so lange kein Substrat mehr da ist. 

Das Substart ist in diesem Fall die Fettsäure, die bei jeder Abfolge des Kreislaufs um 2 C-Atome kleiner wird. 

Dabei entsteht bei jeder Runde der Beta-Oxidation ein Molekül Acetyl-CoA, welches dann wieder in den Citratzyklus eingeht. Wie viel ATP am Ende aus dieser Rechnung raus kommt, hängt also primär von der Länge der Kohlenstoffatome der einzelnen Fettsäuren ab.

Der Rest der Fettsäure ,minus die 2 in Form von Acetyl-CoA abgespaltenen C-Atome, geht erneut in die Beta-Oxidation ein. 

Der große Unterschied beim Abbau der Fettsäuren besteht nun in der letzten Runde durch den Zyklus. Handelte es sich um eine FS (Fettsäure) mit einer geraden Anzahl von C-Atomen so entsteht im letzten Schritt als letzten Produkt Acetyl-CoA, welches wieder in der Citratzyklus eingehen kann. War die FS(Fettsäure) jedoch aus einer ungeraden Anzahl von C-Atomen aufgebaut, so entsteht Propionyl-CoA im letzten Schritt welches wiederum durch viele Schritte zu Succinyl-CoA umgebaut wird, da dieses ein Metabol des Citratzykluses ist und nur dann in diesen, zur weiteren Verstoffwechselung, eingeschleust werden kann.

Auch hier wieder ein Bild der Beta-Oxidation für besseres Verständnis. 

 

Quelle: Medilearn

 

 

Ziehen wir nun einmal Bilanz.

Wir hatten den Energiestoffwechsel der Kohlenhydrate, der Proteine und der Fette. 

Bei den Kohlenhydraten war der Ablauf wie folgt:

Glukose —> Glykolyse —> Pyruvat —> Transport ins Mitochondrium —> Generierung von Acetyl-CoA —> Citratzyklus —> Atmungskette —> ATP

Bei den Proteinen ist der Verlauf ähnlich, nur dass sie nicht die Glykolyse durchwandern, sondern in Form von unterschiedlichen Aminosäuren in Pyruvat umgewandelt werden oder in unterschiedlichen Stellen in den Citratzyklus einsteigen. Also sieht das Ganze z.B. wie folgt aus:

Protein —> Aminosäure —> Pyruvat —> Acetyl-CoA —> Citratzyklus —> Atmungskette —> ATP

Bei den Fetten hatten wir folgendes:

Fettsäure —> aktivierte Fettsäure (Acyl-CoA) —> Transport durch Carnithinshuttel ins Mitochondrium —> Beta-Oxidation —> Acetyl-CoA als Zwischenprodukt —> Citratzyklus —> Atmungskette —> ATP

Als Bilanz der Energiegewinnung kann man sagen, dass je nachdem welcher Makronährstoff als Substrat vorliegt, unterschiedlich viel ATP in Summe gebildet wird. 

Dabei unterscheidet man wieder in anaerobe - ohne - und aerobe - mit Sauerstoff -  Energiegewinnung. 

Die anaerobe ATP Gewinnung - sprich der Stoffwechsel von Glukose bis hin zu Laktat - beträgt 2 ATP/Glukose.

Die aerobe ATP Gewinnung - sprich der Stoffwechsel von Glukose oder aber einem Fett bis hin zur Atmungskette im Mitochondrium - beträgt 32 ATP/Glukose & 106 ATP/Fett (Bsp. Palmintinsäure).

Als Vergleich will ich hier noch einmal die Bilanz einer Krebszelle erwähnen, denn diese liegt bei nur 2 ATP.

Ihr sehr also auch hier, dass der Körper aus den Fetten die meiste Energie in form von ATP ziehen kann.

Abschließend will ich noch sagen, dass es wichtig ist alle dieser Nährstoffe zu sich zu nehmen, da der Stoffwechsel bzw. der Körper zumindest auf Eiweiß und Fett angewiesen ist! Dazu ein anderes Mal mehr.

Hiermit beenden wir die Reihe über den Stoffwechsel und ich hoffe ich konnte euch einen kleinen Einblick geben und ihr habt verstanden worum es geht. Ich werde in Zukunft immer wieder auf einzelne Punkte zurück kommen um euch zu zeigen, dass viele Dinge sinnlos sind und andere wiederum nicht. 

In diesem Sinne

Bleibt gesund

Euer Thiemo

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