Fettsäuresynthese

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 13. November 2016
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Die Fettsäuresynthese umfasst die mehrstufige Synthese von Fettsäuren zum Zwecke der Energiespeicherung im Organismus. Sie stellt nur einen Teil des Fettstoffwechsels dar, welcher wiederum im Gesamtstoffwechsel integriert ist. Unter normalen Nahrungsbedingungen ist die Fettsäuresynthese für den Menschen von geringerer Bedeutung, da die Nahrung bereits Fette enthält.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Fettsäuresynthese?

Die Fettsäuresynthese ist auch unter der wissenschaftlichen Bezeichnung Lipogenese bekannt. Sie stellt einen anabolen, assimilierenden Stoffwechselprozess dar, der dazu dient, Energiereserven für den Organismus zu speichern. Das gilt sowohl für Bakterien und Pilze als auch für Pflanzen und Tiere.

Grundlage der Lipogenese ist das Vorhandensein mehrerer wichtiger Ausgangsverbindungen, Vitamine und Enzyme. Eine zentrale Stellung bei der Synthese nimmt Malonyl-CoA ein, welches aus Acetyl-CoA durch Carboxylierung (Anlagerung von Kohlendioxid) unter enzymatischen Bedingungen entsteht. Acetyl-CoA stammt aus verschiedenen Stoffwechselpfaden. So tritt es bei der Glykolyse (Zuckerstoffwechsel), beim Fettsäureabbau oder beim Proteinstoffwechsel als Zwischenprodukt auf. Mithilfe von Enzymen (Acetyl-CoA-Carboxylase, Fettsäuresynthetase), Energieüberträgern (ATP, ADP) und Vitaminen (Biotin, Pantothensäure) wird die Fettsäuresynthese dann gesteuert.

Funktion & Aufgabe

Für das Überleben jeglicher Organismen hat die Speicherung von Energie eine sehr große Bedeutung. Schon frühzeitig in der Evolution bildete sich die Fettsäuresynthese als ideale Möglichkeit zur Energiespeicherung heraus. Die Fettsäuren werden in veresterter Form als Fette oder Öle in bestimmte dafür vorgesehene Zellen eingelagert. Andere Fettsäureester haben auch eine große Bedeutung beim Aufbau von Zellmembranen.

Zur Herstellung von Energiespeichern werden die Fettsäuren mit dem dreiwertigen Alkohol Glycerol verestert. In Zellmembranen sind sie mit phosphorhaltigen Verbindungen verestert. Des Weiteren bilden Fettsäuren die Grundlage zur Synthese von Cholesterin und verschiedenen Hormonen (Sexualhormone, Glukokortikoide, Mineralokortikoide).

Chemisch stellen sie langkettige Moleküle mit einer Kohlenstoffkette und einer Carboxylgruppe dar. Manchmal ist die Kette auch verzweigt. In der Kohlenstoffkette können hin und wieder auch Doppelbindungen vorhanden sein. Dann handelt es sich um ungesättigte Fettsäuren. Gesättigte Fettsäuren enthalten nur Einfachbindungen.

Die Fettsäuren werden in veresterter Form als Fette oder Öle in bestimmte dafür vorgesehene Zellen eingelagert.

Diese kleinen Strukturunterschiede sind verantwortlich für die Vielzahl von möglichen Funktionen dieser Stoffgruppe. Ihre Hauptfunktion besteht jedoch in der Speicherung von Energie. Über jeden Stoffwechselweg werden die Ausgangssubstanzen für die Fettsäuresynthese produziert. So entsteht aus Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten bei ihrem Abbau als Zwischenprodukt immer Acetyl-CoA. In den Mitochondrien wird Acetyl-CoA unter Energiegewinnung zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut.

Es kann jedoch auch im Zytoplasma zur Neusynthese von Fettsäuren verwendet werden. Dazu erfolgt zunächst mithilfe von ATP unter Carboxylierung und Energieaufnahme seine Umwandlung in Malonyl-CoA und ADP. Malonyl-CoA unterliegt wiederum einer enzymatischen Kondensation mit Acetyl-ACP. Das entstandene Butyryl-ACP wird abermals mit Malonyl-CoA kondensiert. Diese Kondensationen wiederholen sich so lange, bis Fettsäuren mit einer Kettenlänge bis zu 16 Kohlenstoffatomen produziert worden sind.

Unter normalen Bedingungen hat die Fettsäuresynthese beim Menschen nur eine untergeordnete Bedeutung. Das liegt unter anderem daran, dass die Nahrung gewöhnlich einen ausreichend großen Fettanteil enthält. So werden die in der Nahrung vorhandenen Fette in Fettsäuren abgebaut und gegebenenfalls wieder zu Fett verestert. Des Weiteren sind bei einer ausgeglichenen Ernährung auch Energiezufuhr und Energiebedarf ausgeglichen.

Früher kam es jedoch häufig zu Hungerphasen, sodass der Körper zu Zeiten des Nahrungsüberangebots mehr Energie in Form von Nahrung aufnehmen musste, um Fettreserven für Notzeiten zu speichern. Das Gleiche trifft heute noch für Tiere zu, die zum Überstehen des Winters Winterschlaf halten müssen. Für sie besitzt die Fettsäuresynthese eine große Bedeutung, weil sie zur Anlage von Fettreserven zusätzlich noch auf kohlenhydratreiche Nahrung angewiesen sind.

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Krankheiten & Beschwerden

Im Zusammenhang mit gesundheitlichen Problemen spielen sowohl übermäßige als auch zu geringe Fettsäureproduktionen eine große Rolle. Heute werden ernährungsbedingte Erkrankungen immer häufiger. In Zeiten des Nahrungsmittelüberschusses nimmt die Zahl der übergewichtigen oder gar fettsüchtigen Menschen immer mehr zu. Als Folge einer kalorienreichen und kohlenhydratreichen Ernährung wird die Fettsäuresynthese im Körper angekurbelt.

Normalerweise sollte die Biosynthese von Fettsäuren heute nur eine untergeordnete Rolle spielen. Aber aufgrund des übermäßigen Angebots an Nahrung, Stress oder psychischen Problemen wird häufig zu viel gegessen.

Die resultierende Adipositas stellt das Gesundheitswesen vor große Herausforderungen. Folgekrankheiten sind beispielsweise Diabetes mellitus, Arteriosklerose, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Demenz oder andere degenerative Erkrankungen.

Diesem Trend kann nur durch eine gesunde Lebensweise mit kohlenhydratarmer Nahrung und körperlicher Bewegung entgegengesteuert werden. Außerdem sollten Energieaufnahme und Energieverbrauch wieder in einem ausgeglichenen Verhältnis stehen.

Das Hormon Insulin steuert die Aufnahme von Glukose in die Zellen zur Energiegewinnung. Wenn jedoch weniger Energie verbraucht als abgegeben wird, ist Insulin für die Ankurbelung der Fettsäuresynthese verantwortlich. In diesem Fall wird die Glukose in die Fettzellen geschleust, wo sofort die Neubildung von Fettsäuren beginnt.

Je stärker das Fettgewebe mit Fett gefüllt ist, desto geringer wird die Wirksamkeit von Insulin. Über komplizierte Stoffwechselprozesse verringert sich die Anzahl der Insulinrezeptoren an den Zellmembranen. Die Folge ist ein Anstieg des Blutzuckerspiegels und eine Erhöhung der Insulinproduktion bis zu seiner gegebenenfalls völligen Einstellung. Damit kommt auch die Fettsäuresynthese zum Erliegen. Zur Energiegewinnung verstärkt sich die Lipolyse in den Fettzellen mit einer verstärkten Ketonkörperbildung, wodurch das Blut übersäuert und es unter Umständen zu einem diabetischen Koma kommen kann.

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