Biochemie 5

• läuft in 3 Phasen ab

• Nahrung wird über den Darm abgebaut und zu Chylomycronen umgewandelt
  • Chylomycrone sind Lipopartikel, die durch Emulsifizierung mit Galle entstehen
• Weiter entstehen daraus Remnants, die in der Leber aufgenommen werden und dort zu VLDL weiterverarbeitet werden

• VLDL: very low density lipoproteins
• VHDL: very high density lipoproteins

Die Lipiddroplets aus der Nahrung werden über den Bürstensaum in die Darmzellen aufgenommen. Dort werden sie zu Chylomycronen weiterverarbeitet und diese werden so in die Lymphe abgegeben.

• tragen die FS in sich --> Triacylglycerole (und Cholesterylester)
• aussen umgeben diese Phospholipide und Cholesterole, zwischendrin noch Apolipoproteine
• bewegen sich über Blut und Lymphe zu den Geweben

• passiert durch Glucagon im Hungerzustand
• Glucagon löst Reaktionskaskade aus, wodurch gespeicherte Triacylglycerole zu FS und Glycerolen abgebaut werden
• Transport der Fettsäuren über Serum-Albumin im Blut zu den Mitochondrien

• C3-Körper
• entsteht durch den Abbau der Triacylglycerole in FS
• wird unter Aufwendung von ATP und NAD+ zu Glyceraldehyd-3-phosphat umgewandelt und geht dann in die Glykolyse ein und wird dort zu Pyruvat abgebaut
• nur 5% der biologischen Energie wird aus den Glycerolen hergestellt, der Rest über die langkettigen FS

• wichtige Reaktion zur Aktivierung der FS
• FS + CoA + ATP <--> FS-CoA + AMP + PPi
• zunächst wird die FS über eine Adenylylation an AMP gebunden ----> aktiviertes Intermediat
• die Thiolgruppe des CoA (-SH) greift das Acyl-adenylat an und ersetzt so das AMP
• so entsteht ein Thioester-FS-Acyl-CoA
• Reaktion hat stark negatives delta G'⁰ ---> fast irreversibel
• das FS-Acyl-CoA kann entweder in die Mitochondrien transportiert werden, um dort zu ATP abgebaut zu werden
• oder es kann im Cytosol verwendet werden, um Membranlipide herzustellen

• Transport in die Mitochondrien --> kann nicht einfach durch die Membran diffundieren
• dafür ist der Carnitin-Shuttle notwendig
• für den Shuttle müssen die FS aktiviert werden --> FS-Acyl-CoA

• Carnitin wird gebraucht, um die aktivierten FS in die Mitochondrien zu transportieren
• biologisch aktive Form ist L-Carnitin!

• Carnitin bindet anstelle des Thioester-CoA and die FS und kann so im Austausch gegen ein Carnitin durch die Membran transportiert werden
• in der Matrix des Mitochondriums wird das Carnitin im Austausch gegen mitochondriales CoA wieder abgespalten und über die Translocase wieder im Austausch gegen Acyl-Carnitin nach aussen geschafft
• das so transportierte langkettige Acetyl-CoA wird in den Mitochondrien über ß-Oxidation zu C2-Acetyl-CoA abgebaut

• durch die ß-Oxidation wird die langkettige FS in C2-Acetyl-CoA abgebaut
• dadurch entstehen bei der Palmitinsäure 28 e- und 8 Acetyl-CoA
• die Acetyl-CoA gehen in den ZSZ ein
• die e- werden Reduktionsäquivalenten gespeichert --> NADH und FADH2
• Die Reduktionsäquivalente werden in der Atmungskette in ATP umgewandelt

• besteht aus 4 Schritten
  1. Oxidation durch Dehydrogenase
  2. Hydration durch Hydratase
  3. Oxidation durch Dehydrogenase
  4. Thiolyse durch Thiolase
• in jedem Durchlauf durch die 4 Schritte entsteht ein Acetyl-CoA (C2)
• es wird vom Carboxylende der FS angefangen
• mit 7 Durchgängen entstehen 8 Acetyl-CoA
• 1 Palmitatsäure (C16) macht >100 ATP

2 Typen von Muskelfasern

• Typ I: langsam und bevorzugt aerob-oxidative Stoffwechselwege --> Ausdauersport
• Typ II: am schnellsten und bevorzugt glycogenolytischen Stoffwechsel -->Sprintsport

• vorherrschende Art der Wärmeerzeugung bei Winterschlaf-haltenden Tieren und Neugeborenen und Kleinkindern (Säugetiere) --> Braunes Fettgewebe
• durch Thermogenin wird erreicht, dass die FS in den Mitochondrien bleiben und so Wärme generiert wird
• Entkopplung der Atmung und der ATP-Synthese

• mitochondriale FS-ß-Oxidation geschieht nur, wenn es der Energiebedarf erfordert
• Malonyl-CoA ist das erste Intermediat der cytosolischen FS-Synthese
• Malonyl-CoA inhibiert Carnitin-acyl-transferase I bei hoher cytosolischer Glukose
• PKA inaktiviert Acetyl-CoA-carboxylase bei tiefer cytosolischer Glukose
• so wird verhindert, dass FS gleichzeitig auf- und abgebaut werden

1. hohe Blutglukose --> Insulin steigt ---> Insulin-abhängige Phosphatase aktiviert ACC
2. ACC katalysiert die Reaktion von Acetyl-CoA zu Malonyl-CoA
3. Malonyl-CoA inhibiert Carnitin-Shuttle, sodass keine FS in die Mitochondrien kann
4. niedrige Blutglukose ---> Glukagon steigt --> aktiviert PKA und diese wiederum phosphoryliert und inaktiviert ACC
5. die Menge an Malonyl-CoA nimmt ab und FS werden über den Carnitin-Shuttle in die Mitochondrien transportiert
6. FS werden so zum Hauptbrennstofff
7. weil Glukagon auch die Mobilisierung der FS des Fettgewebes anfacht, entsteht eine Versorgung des Blutes mit FS

Ausserdem gibt es weitere regulierende Faktoren:

1. ß-Oxidation: hohes NADH/NAD+ -Verhältnis inhibiert die ß-hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase
2. ß-Oxidation: hohe Konzentrationen von Acetyl-CoA inhibieren die Thiolase
3. ACC (Acetyl-CoA-Carboxylase): hohes AMP/ATP-Verhältnis aktiviert die Kinase AMPK, bzw. ACC

• werden angereichert im Körper durch zu längeres Fasten oder unbehandelte Diabetes
• Oxalacetat wird aus dem ZSZ entfernt und für die Gluconeogenese verwendet, damit Gehirn und andere Gewebe mit Glukose versorgt werden können
• durch das fehlende Oxalacetat wird der ZSZ verlangsamt ---> Malonyl-CoA sinkt und dadurch nimmt die ß-Oxidation zu (Malonyl-CoA inhibiert den Carnitin-Shuttle nicht mehr)
• da das Acetyl-CoA nun nicht mehr im ZSZ verarbeitet wird, wird es angereichert und für die Ketonkörpersynthese verwendet
  • => das Hirn braucht unbedingt Glukose oder Ketonkörper als Brennstoff
• ==> Gefahr der Ketoazidose durch Aceton, Acetoacetat und D-ß-hydroxybutyrat

• passiert in den Hepatocyten
• ist ein kataboler Prozess, der Aceton, Acetoacetat und Hydroxybutyrat erzeugt
  • Aceton ist toxisch und wird abgeatmet (riechbar)
  • Acetoacetat und Hydroxybutyrat dienen bei Hungerals Brennstoffe in extrahepatischen Geweben und vor allem im Gehirn