EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Acetyl-Coenzym A – NADPH . H + 302 302 ATP Mitochondrium Cytosol Acetyl-CoA Fettsäure- Synthese Oxalacetat Citrat Citrat Malat Pyruvat NADP + NADPH . H + Pyruvat Malat Acetyl-CoA Oxalacetat NAD + NADH . H + NAD + NADH . H + HCO 3 – HCO 3 – ADP Der Stoffwechsel bei Nahrungsüberschuss Aufbau der Fette im Organismu s Der Aufbau von Fettsäuren läuft im Cytosol ab und ist in allen Zellen möglich, geschieht aber hauptsächlich in der Leber bei Nahrungsüberschuss. Er wird vom Blutzuckerwert gesteuert. Ist dieser hoch, so nehmen die Leberzellen Glucose auf und verarbeiten diese zu AcCoA (siehe Glycolyse Kap. 10.4.). Aus AcCoA wird Palmitinsäure aufgebaut (dazu wird NADPH . H + als Reduktionsmit- tel benötigt), um daraus mit Glycerol Fettreserven anzulegen. Insulin fördert also die Fettsynthese. Die Fettmoleküle werden mit Transportproteinen zu den Fettzellen transportiert und dann dort gelagert. In unserem Vergleich mit dem Geldleben erfolgt also hier die Einzahlung auf unsere langfristig gebundene Kapitalanlage. Die Gehirnzellen sind komplett auf die Fettsäuresynthese angewiesen, da sie durch das Blut nicht mit den hydrophoben Fettsäuren versorgt werden können ( Blut–Hirn-Schranke ). Wie kommt das AcCoA ins Cytosol? Die Fettsäuresynthese erfolgt im Cytosol. Da der letzte Schritt der Glycolyse zu AcCoA ausschließlich an den Mitochondrien abläuft, muss das AcCoA zuerst durch die Mitochondrienmembran gebracht werden. Für die Synthesereak- tionen ist biologisch aktivierter Wasserstoff notwendig. Die Enzyme für die Fettsäuresynthese verarbeiten nur NADPH . H + . Im Cytosol laufen verschiedene Reaktionen nebeneinander ab. Damit sie sich nicht stören, ist für Synthesen immer NADPH . H + notwendig, bei Abbaureaktionen, zB bei der Glycolyse ent- steht NADH . H + für die Atmungskette. Zur Lösung des ersten Problems, die Ausschleusung von AcCoA aus dem Mito- chondrium, wird AcCoA (wie im ersten Schritt des Citratcycus) an Oxalacetat gebunden. Das entstehende Citrat kann die Mitochondrienmembran passie- ren. Im Cytosol wird aus dem Citrat mit Coenzym A wieder Oxalacetat und AcCoA (Schritt 1 des Citratcyclus in umgekehrter Richtung). Dieser Schritt ver- braucht ein ATP, bei Nahrungsüberschuss kein Problem. Nun muss das Oxalacetat wieder zurück in das Mitochondrium, damit der Citratcyclus dort nicht zum Erliegen kommt. Das kann durch Reduktion des Oxalacetat mit NADH . H + zu Malat geschehen (letzter Schritt des Citratcyclus in umgekehrter Richtung). Malat kann wieder in das Mitochondrium zurück (Malat-Shuttle, siehe Seite 295 und Abb. 303–1). Das Malat tritt wieder in den Citratcyclus ein (letzter Schritt des Citratcyclus). Woher stammt das NADPH . H + ? Das benötigte NADPH . H + wird entweder in einem speziellen Abbauweg der Glucose zur Erzeugung von Ribose erzeugt ( Pentosephosphatweg , wird im Rah- men dieses Buches nicht besprochen), allerdings nur, wenn Ribose benötigt wird. Ein weiterer Weg zur Herstellung von NADPH . H + ist ein alternativer Weg zur Rückführung des Oxalacetats von der AcCoA-Ausschleusung. Dabei wird das Oxalacetat decarboxyliert, es entsteht Pyruvat. Dieses kann ins Mitochon- drium zurück, wie wir vom aeroben Teil der Glycolyse wissen (siehe Seite 290). Bei diesem Decarboxylierungsschritt entsteht aus NADP + ein NADPH . H + . Jetzt sind die Probleme der Ausschleusung des AcCoA aus dem Mitochondrium und der NADPH . H + -Synthese gelöst. Allerdings muss das Pyruvat im Mitochon- drium wieder den Citratcyclus weiterführen (wir haben ja Citrat entnommen). Dies geschieht mit einem Enzym, welches Biotin (Vitamin B7) als Coenzym enthält. Es kann Pyruvat carboxylieren, also ein CO 2 auf Pyruvat übertragen. Dadurch entsteht wieder Oxalacetat, der Citratcyclus kann weiterlaufen. Die Reaktion benötigt Energie in Form von ATP. Wir kennen diese Reaktion schon vom 1. Schritt der Gluconeogenese. NADPH . H + wird bei Biosynthesen ver- braucht. NADH . H + wird bei energielie- fernden Prozessen erzeugt. Red-Stärke: FADH 2 < NADH . H + < NADPH . H + Abb. 302–1: Der Weg des Acetyl-CoA zur Fettsäuresynthese ins Cytosol Fettsäure NADP + NADPH . H + Acetyl-CoA Synthese Abbau FAD NAD + FADH 2 NADH . H + Exkurs zum NADPH • H + Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv