EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-8: Chemische Grundlagen des Lebens Bildung von Acetyl-Coenzym A – Abbau ungesättigter und verzweigter Fettsäuren 287 287 c 4. Abspaltung von Acetyl-Coenzym A Das Coenzym A der β -Keto-Fettsäure wird in der letzten Reaktion des Ab- baucyclus unter Aufnahme eines weiteren Moleküls Coenzym A gespalten. Die Bindung zwischen α - und β -Kohlenstoff-Atom wird gelöst. Es entsteht ein Coenzym A einer um 2 Kohlenstoff-Atome verkürzten Fettsäure und ein Molekül Acetyl-Coenzym A. Dieses ist das Endprodukt des Fettsäureabbaus. Die verkürzte Fettsäure durchläuft den Cyclus noch einmal. Da sie schon aktiviert ist, ist dazu kein weiterer Energieaufwand mehr nötig. Der Ab- bauweg wird so lange fortgesetzt, bis nur mehr Acetyl-Coenzym A vorliegt. Stoff- und Energiebilanz Ein Palmitinsäure-Molekül benötigt zum Abbau 2 Moleküle ATP und liefert 8 Moleküle AcCoA, 7 Moleküle NADH . H + und 7 Moleküle FADH 2 . Abbau ungesättigter Fettsäuren Ungesättigte Fettsäuren lassen sich auf demselben Weg abbauen. Als Zwischenprodukte des Abbauweges treten ja aktivierte ungesättigte Fettsäu- ren auf. Allerdings benötigt man dazu das Enzym Isomerase , das die Z-Form der Doppelbindung in die E-Form umwandelt. Liegt die Doppelbindung an der „falschen“ Stelle (etwa in 3-Stellung zur Carboxylgruppe), so muss sie zusätzlich in die „richtige“ Stellung verschoben werden (Abb. 287–2). Abbau verzweigter Fettsäuren Der Fettsäureabbau hat nicht nur in der Ernährung von Mensch und Tier Be- deutung. Auch Mikroorganismen bauen Fette auf diese Weise ab. Dies spielt für die biologische Abbaubarkeit von organischen Verbindungen eine große Rolle. So werden Kohlenwasserstoffketten, die zB aus den waschaktiven Substan- zen der Waschmittel stammen, über diesen Weg abgebaut. Im ersten Schritt muss ein Ende der Kette zur Carboxylgruppe oxidiert werden. Je leichter dieser Schritt ist, desto besser abbaubar ist die Substanz. Seife zB liegt schon in der richtigen Form vor. Dieser Abbauweg verläuft aber nur dann ungestört, wenn die Kohlenwasserstoffkette unverzweigt ist. Fettsäuren mit CH 3 -Verzweigungen in α -Stellung und ungeradzahlige Fettsäuren Fettsäuren mit Methylverzweigungen in α -Stellung zur Carboxylgruppe sind zwar durch β -Oxidation abbaubar, als Abbau-Endprodukt entsteht nicht Acetyl- Coenzym A, sondern Propionyl-Coenzym A . Dasselbe gilt für Fettsäuren mit ungerader C-Atom-Anzahl. Auch hier entsteht im letzten Abbauschritt ein Pro- pionyl-Coenzym A (Abb. 287–3). Dieses ist im Organismus verwertbar. Es wird durch eine Reaktion, an der zwei Vitamine (B 7 und B 12 ) beteiligt sind, in Succi- nyl-Coenzym A umgewandelt, eine Substanz, die am Citratcyclus (Kap. 10.5) beteiligt ist. Fettsäuren mit Verzweigungen in β -Stellung Fettsäuren mit Verzweigungen in β -Stellung sind nicht abbaubar . Der Ab- bauweg durch β -Oxidation führt über die ungesättigte Fettsäure zur β -Hydroxy- Fettsäure, deren OH-Gruppe an einer Verzweigungsstelle sitzt. Dies ist ein tertiärer Alkohol, der nicht oxidierbar ist. Der Abbaucyclus ist daher an die- ser Stelle unterbrochen. Daher vermeidet man heute den Einsatz verzweigter Kohlenwasserstoffketten in synthetischen organischen Verbindungen wie zB Tensiden, die in das Abwasser gelangen und dort in der Kläranlage abgebaut werden sollen. Abb. 287–1: Fettabbau im Mitochondrium aktivierte Fettsäure Mitochondrium β -Oxidation Acetyl-CoA Fettsäure C 12 Fettsäure C 10 Abb. 287–2: Das Enzym Isomerase verschiebt die Doppelbindung an die „richtige“ Stelle für den Abbau. Abb. 287–3: Abbau α -verzweigter Fettsäuren Propionyl-CoA aktivierte Fettsäure C S C C CH 3 CH 3 CoA H S C C O O CoA S O S O CoA CoA S O CH 3 CoA C CoA S O R Isomerase C CoA S O R R C O S CoA O R O S CoA H CH 3 C O S CoA S CoA Nur z Prüfzwecken – Eig ntum des Verlags öbv