Was sind Fettsäuren?
Fettsäuren gehören zur Gruppe der Lipide und sind Monocarbonsäuren, die aus einer -COOH Gruppe (Carboxylgruppe) und einer unterschiedlich langen Kohlenwasserstoffkette bestehen. Damit sind sie spezielle organische Säuren.
Fettsäuren unterscheiden sich durch die Anzahl der C-Atome (Kettenlänge) sowie die Anzahl und Position ihrer Doppelbindungen. Die Kohlenstoffkette muss mindestens 4 C-Atome lang sein, somit ist die Buttersäure die einfachste Fettsäure.
Natürliche Fettsäuren bestehen in der Regel aus einer geraden Zahl von Kohlenstoffatomen und sind unverzweigt. Doppelbindungen sind cis-konfiguriert und durch mindestens eine CH2-Gruppe voneinander getrennt.
Essentielle Fettsäuren sind solche, die ein Organismus nicht aus anderer Nahrung synthetisieren kann. Für den Menschen sind all jene Fettsäuren essentiell, die mindestens eine Doppelbindung distal (von der Carboxylgruppe weg) von C9 haben.
Die Natrium- oder Kalium-Salze der höheren Fettsäuren sind die Seifen.
Gesättigte/Ungesättigte Fettsäuren
Eine gesättigte Fettsäure ist eine Fettsäure, die keine Doppelbindungen aufweist. Die gesättigten Fettsäuren bilden eine sogenannte homologe Reihe mit der Summenformel CnH2n+1COOH. Gesättigte Fettsäuren sind für den Menschen nicht essentiell (lebensnotwendig), da sie vom menschlichen Körper synthetisiert werden können.
Ungesättigte Fettsäuren besitzen eine oder mehrere Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen der Kette. Da in natürlichen Fettsäuren die Doppelbindungen in der cis-Konfiguration vorliegen, entsteht ein Knick von etwa 30° in der Kohlenwasserstoffkette. Dadurch ist die Van-der-Waals-Wechselwirkung zu anderen Molekülen abgeschwächt und der Schmelzpunkt verringert.
Fettsäureabbau
Fettsäuren werden als Triglyceride im Fettgewebe gespeichert. Bei Bedarf, der durch die Botenstoffe Adrenalin, Noradrenalin, Glucagon oder ACTH angezeigt wird, findet dort eine Lipolyse statt.
Die freien Fettsäuren werden dann im Blutkreislauf zu den energiebenötigenden Zellen transportiert, wo sie zuerst unter ATP-Verbrauch an Coenzym A (CoA) gebunden (aktiviert) werden. Diese Reaktion wird durch die Hydrolyse des dabei entstehenden Pyrophosphats zu 2 Phosphaten (Pi) vorangetrieben.
RCOOH + CoA-SH + ATP => RCO-S-CoA + 2Pi + H+ + AMP
Danach werden sie durch das Enzym Carnitin-Acyltransferase I an Carnitin gebunden und in die Matrix der Mitochondrien transportiert, wo sie durch Carnitin-Acyltransferase II wieder an CoA gebunden werden.
In der Matrix des Mitochondriums findet dann die ß-Oxidation der Fettsäuren zu Acetyl-CoA statt, welches im Citratzyklus weiterverwendet werden kann, um ATP zu gewinnen. Bei längeren Hungerperioden oder unausgewogener Ernährung mit sehr wenig Kohlehydraten, wie zB der Atkins-Diät, werden die Fette stattdessen zu Ketonkörpern verstoffwechselt.
Zusätzlich zur mitochondrialen Fettsäureoxidation findet auch in den Peroxisomen eine Verwertung von Fettsäuren statt. Vor allem sehr langkettige Fettsäuren werden meist dort zuerst verkürzt, ehe sie in den Mitochondrien weiterverarbeitet werden können. Diese peroxisomale Funktion ist erheblich. Ein Ausfall führt zu Adrenoleukodystrophie.
Fettsäurespeicherung
Die Fettsäuresynthese erfolgt im Gegensatz zum Abbau im Cytosol. Bei höheren Organismen sind alle dafür notwendigen Enzyme in einem einzigen Enzymkomplex, der Fettsäure-Synthase zusammengefasst.
Dazu wird zuerst Malonyl-CoA aus Acetyl-CoA unter ATP-Verbrauch durch Carboxylierung gebildet. Dieses wird dann zu Malonyl-ACP umgewandelt, denn im Gegensatz zum Abbau dient bei der Synthese Acyl carrier protein (ACP) statt CoA als Carriermolekül. Die Nachfolgende Kondensationsreaktion ist im Grunde eine Umkehr der Fettsäureoxidation.
