Vom 10.10 bis 22.10.2017 steht das Flexikon nur im Lesemodus zur Verfügung.
Bearbeiten

Vom 10.10 bis 22.10.2017 steht das Flexikon nur im Lesemodus zur Verfügung.

Liebe Mediziner,
wir gönnen uns eine herbstliche Verschnaufpause. Deshalb sind vom 10. bis 22. Oktober keine Bearbeitungen möglich.
Arbeitet doch schon mal an der Halloween-Deko oder lasst einen Drachen steigen. Wir freuen uns, wenn ihr gut erholt zurückkommt!

Beta-Oxidation

Synonym: β-Oxidation
Englisch: beta-oxidation

1 Definition

Unter der beta-Oxidation bzw. β-Oxidation versteht man den oxidativen Abbau von Fettsäuren zu Acetyl-CoA im Matrixraum der Mitochondrien. Das "beta" im Namen bezieht sich auf das C3-Atom der Fettsäure, an dem die Oxidation stattfindet.

2 Hintergrund

Der Körper kann aufgenommene Fettsäuren zur Energiegewinnung verwenden. Das Acetyl-CoA aus der Beta-Oxidation geht dazu in den Citratzyklus ein. FADH2 und NADH+H+, die während der Oxidation entstehen, werden in der Atmungskette für die Synthese von ATP verwendet.

3 Ablauf

3.1 Abbau von geradzahligen Fettsäuren

3.1.1 Aktivierung der Fettsäuren

Bevor eine Fettsäure abgebaut werden kann, muss sie unter Energieverbrauch mit Coenzym A aktiviert werden. Diese Reaktion wird durch die Thiokinase im Zytosol katalysiert.

Zunächst wird ATP in AMP und Pyrophosphat gespalten, welches durch eine Pyrophosphatase weiter in Orthophosphat gespalten wird. Die Fettsäure reagiert anschließend mit dem entstandenen AMP zu Acyl-Adenylat. In einer weiteren Reaktion kann die Fettsäure durch die bei der Abspaltung von AMP frei werdende Energie mit Coenzym A verestert werden: Acyl-CoA entsteht.

3.1.2 Transport von Acyl-CoA ins Mitochondrium

Die aktivierte Fettsäure wird über das Carnitin-Acyltransferase-System in die Matrix transportiert. Dazu wird der Acyl-Rest des Acyl-CoA durch die Carnitin-Transferase I auf Carnitin übertragen, so dass Acylcarnitin entsteht. Dieses kann im Austausch mit freiem Carnitin durch einen Carrier in das Mitochondrium transportiert werden. Dort wird der Acyl-Rest durch die Carnitin-Transferase II wieder auf freies Coenzym A übertragen, so dass wieder Acyl-CoA entsteht. Diese Reaktionen sind nur möglich, weil die Bindungsenergien der Moleküle etwa gleich sind.

3.1.3 Abbau von Acyl-CoA

Die Oxidation der Fettsäure erfolgt in einer wiederkehrenden Sequenz aus vier Reaktionsschritten, die jeweils in der Freisetzung eines Acetyl-CoA resultiert. Die Sequenz wird so oft wiederholt, bis die gesamte Fettsäure oxidiert ist. Für den Abbau von Palmitinsäure, die aus 16 Kohlenstoffatomen besteht, muss die Seuquenz sieben Mal wiederholt werden.

Acyl-CoA + FAD -> trans-Δ2-Enoyl-CoA + FADH2
trans-Δ2-Enoyl-CoA + H2O -> L-3-Hydoxyacyl-CoA
L-3-Hydroxyacyl-CoA + NAD+ -> 3-Ketoacyl-CoA + NADH + H+
  • Schritt 4: Der letzte Schritt ist nun die thiolytische Verkürzung um zwei C-Atome durch ein zusätzliches Coenzym A. Katalyisert wird diese Reaktion durch die β-Kethothiolase. Es entsteht Acetyl-CoA und ein Acyl-CoA, das um zwei C-Atome verkürzt ist und dann in einer neuen Sequenz weiter oxidiert wird.
3-Ketoacyl-CoA (n C-Atome) + CoA <-> Acetyl-CoA + Acyl-CoA (n-2 C-Atome)

3.2 Abbau von ungeradzahligen Fettsäuren

Die letzte Spaltung einer ungeradzahligen Fettsäure führt zu Acetyl-CoA und Propionyl-CoA. Dieses muss durch die Propionyl-CoA-Carboxylase zu D-Methylmalonyl-CoA carboxyliert werden. Letzteres wird dann durch eine Racemase in L-Methylmalonyl-CoA ungewandelt. Aus L-Methylmalonyl-CoA entsteht durch eine Isomerase Succinyl-CoA, das in den Citratzyklus eingeschleust werden kann.

3.3 Abbau von ungesättigten Fettsäuren

Ungesättigte Fettsäuren werden so lange abgebaut, bis eine α-β- oder eine β-γ- Doppelbindung auftritt.

An eine Fettsäure mit einer α-β-Doppelbindung wird zunächst Wasser angelagert und das entstehende Produkt durch eine Epimerase in L-3-Hydroxyacyl-CoA ungewandelt.

Die β-γ-Doppelbindung einer Fettsäure wird durch eine Isomerase in eine α-β-ungesättigte Doppelbindung in trans-Form ungewandelt. Diese kann dann weiter verstoffwechselt werden.

4 Energiebilanz

Der Abbau einer gesättigten Fettsäure führt pro Abspaltung eines Acetyl-CoAs zu einem reduzierten FAD, einem NADH + H+ sowie einem Acetyl-CoA. Das reduzierte FAD liefert in der Atmungskette 2 ATP, das NADH + H+ 3 ATP und der Abbau eines Acetyl-CoAs 12 ATP. Beim Abbau einer ungesättigten Fettsäure entsteht kein reduziertes FAD, der Abbau ist energetisch ungünstiger.

5 Regulation

Malonyl-CoA, welches zur Fettsäuresynthese benötigt wird, hemmt die Carnitin-Transferase I, so dass es nicht zum gleichzeitigen Aufbau und Abbau von Fettsäuren kommt.

Um diesen Artikel zu kommentieren, .

Klicke hier, um einen neuen Artikel im DocCheck Flexikon anzulegen.

Artikel wurde erstellt von:

Letzte Autoren des Artikels:

26 Wertungen (3.77 ø)
Teilen

100.395 Aufrufe

Du hast eine Frage zum Flexikon?
DocCheck folgen: