AMBOSS: FS und TAGs - Abbau, Synthese und Speicherung Flashcards
Wie werden kurz-, mittel- und langkettige Fettsäuren nach ihrer Resorption durch die Enterozyten jeweils weiter verstoffwechselt?
Nach der Resorption durch Enterozyten
gelangen die kurz- und mittelkettigen Fettsäuren ins Pfortaderblut,
wo sie an Albumin gebunden weiter transportiert werden.
Langkettige Fettsäuren werden hingegen in den Enterozyten
zunächst wieder zu TAGs verestert
und zusammen mit anderen Lipiden in Chylomikronen verpackt
an die Lymphe abgegeben.
Welcher Teil des Fettsäureabbaus findet im Zytosol statt?
Bevor Fettsäuren durch die β-Oxidation abgebaut werden können,
müssen sie zunächst in 2 Schritten aktiviert werden.
Dafür reagiert eine FS an der zytosolischen Seite
der äußeren Mitochondrienmembran mit ATP,
wobei sich ein Carbonsäure-Phosphorsäure-Anhydrid
in Form von Acyladenylat bildet.
Durch Übertragung der Acylgruppe auf Coenzym A (CoA)
entstehen Acyl-CoA und AMP.
Beide Reaktionen werden von der Acyl-CoA-Synthetase im Zytosol katalysiert.
Wo findet die β-Oxidation von Fettsäuren statt
und was ist ihr Zweck?
- Mitochondrienmatrix
- Energiegewinnung
Beschreibe grob die Schritte der β-Oxidation! Welche Cofaktoren werden in welcher Anzahl benötigt?
Im ersten namensgebenden Schritt der β-Oxidation
wird der Fettsäurerest am β-C-Atom oxidiert,
wobei ein Molekül FAD zu FADH2 umgewandelt wird.
Es folgt eine Hydratisierung,
bei der ein Molekül H2O verbraucht wird.
Im nächsten Schritt wird die neu eingebaute OH-Gruppe
NAD+-abhängig
zum Keton oxidiert.
Abschließend wird die C-C-Bindung zwischen
C2 und C3 gespalten
und ein Acetyl-CoA-Rest freigesetzt.
Acetyl-CoA kann in den Citratzyklus eingeschleust werden,
der Fettsäurerest wird wieder dem ersten Schritt der β-Oxidation zugeführt.
Dies wiederholt sich so lange,
bis (bei geradzahligen Fettsäuren)
nur noch 2 Moleküle Acetyl-CoA übrig bleiben.
Bei der β-Oxidation finden eigentlich zwei Oxidationen statt.
Von welchen Enzymen werden diese jeweils katalysiert?
Im ersten Schritt der β-Oxidation wird Acyl-CoA
durch das Enzym Acyl-CoA-Dehydrogenase
am C3-Atom (Cβ) oxidiert,
wodurch eine trans-konfigurierte Doppelbindung entsteht;
Elektronenakzeptor ist hier FAD.
Die L-3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase
oxidiert im dritten Schritt L-3-Hydroxyacyl-CoA
mithilfe des Cofaktors NAD+.
Weshalb muss während der β-Oxidation ggf. entstandenes cis-Enoyl-CoA in trans-Enoyl-CoA umgewandelt werden?
Der zweite Schritt der β-Oxidation wird durch die Enoyl-CoA-Hydratase katalysiert.
Diese kann nur mit der trans-Form
(Doppelbindung am geraden C-Atom (trans-Δ2))
des im ersten Schritt entstandenen Enoyl-CoA reagieren.
Tritt eine Doppelbindung an einem ungeraden C-Atom (Δ3-cis) auf,
wandelt eine Isomerase
diese cis-Δ3-Doppelbindung
in eine trans-Δ2-Doppelbindung um,
damit die Oxidation weiter ablaufen kann.
Welche Fettsäuren werden zuerst in den Peroxisomen abgebaut
und worin unterscheidet sich die peroxisomale
von der mitochondrialen β-Oxidation?
Langkettige Fettsäuren (mit 20–25 C-Atomen)
werden zunächst in die Peroxisomen transportiert,
wo die β-Oxidation bis zu einer Länge von 8 C-Atomen stattfindet.
So verkürzt werden sie anschließend zum weiteren Abbau in die Mitochondrien transportiert.
Der erste Schritt der peroxisomalen β-Oxidation unterscheidet sich von dem der mitochondrialen β-Oxidation:
Die Oxidation des Acyl-CoA zu trans-Enoyl-CoA
wird in den Peroxisomen
durch die Flavoprotein-Dehydrogenase katalysiert,
wobei FAD reduziert wird.
Das entstandene FADH2
überträgt seine Elektronen auf O2
und wird somit zu FAD regeneriert,
gleichzeitig entsteht zytotoxisches Wasserstoffperoxid
(FADH2 + O2 → FAD + H2O2).
Das Enzym Katalase setzt anschließend
2 H2O2 zu 2 H2O und O2 um.
Die folgenden Schritte entsprechen denen der mitochondrialen β-Oxidation.
Welches Endprodukt entsteht bei der β-Oxidation ungeradzahliger Fettsäuren
und welche Cofaktoren sind an dessen weiterer Verstoffwechslung beteiligt?
Ungeradzahlige Fettsäuren durchlaufen ebenfalls die β-Oxidation,
wobei im letzten Schritt nicht Acetyl-CoA,
sondern Propionyl-CoA übrig bleibt.
Propionyl-CoA wird
mithilfe des Cofaktors Biotin
zu Methylmalonyl-CoA carboxyliert,
das im Anschluss unter Beteiligung von Cobalamin (= Vitamin B12)
zu Succinyl-CoA umgewandelt wird.
Succinyl-CoA wird dem Citratzyklus zugeführt.
Welche Reaktion wird von der Glycerokinase (Syn. Glycerinkinase) katalysiert?
Die Glycerinkinase (Glycerokinase)
kommt v.a. in Leber, Niere und Darmmukosa vor.
Sie phosphoryliert Glycerin (Glycerol)
unter ATP-Verbrauch
zu α-Glycerophosphat (Glycerin-3-Phosphat).
Welche beiden Aufgaben erfüllt die Glycerinkinase (Glycerokinase) ?
Einerseits dient dies der Aktivierung von Glycerin,
das im Rahmen der TAG-Synthese
im ersten Schritt mit 2 FS
(und später mit einer dritten Fettsäure)
verknüpft werden kann.
Andererseits ist dies auch der erste Schritt der Wiederverwertung
von in der Lipolyse von TAGs angefallenem Glycerin.
In weiteren Schritten entsteht Glycerinaldehyd-3-phosphat,
welches in die Glykolyse eingeschleust wird.
Was geschieht im ersten Schritt der Fettsäuresynthese und welche Cofaktoren werden benötigt?
Im ersten Schritt der Fettsäuresynthese
wird Acetyl-CoA
von der Acetyl-CoA-Carboxylase
zu Malonyl-CoA umgewandelt;
als Cofaktoren werden Biotin und ATP benötigt.
Wie wird verhindert,
dass neu gebildete freie Fettsäuren gleich wieder im Mitochondrium abgebaut werden?
Der Transport freier Fettsäuren aus dem Zytosol zum Abbau in die Mitochondrienmatrix
wird durch das Carnitin-Acyl-Transferase-System vermittelt.
Damit neu synthetisierte Fettsäuren nicht sofort wieder abgebaut werden,
wird dieses Transportsystem
(genauer: die Acylcarnitin-Transferase I)
durch das Produkt des ersten Schrittes der Fettsäuresynthese, Malonyl-CoA, gehemmt.
In welchem Schritt der Fettsäuresynthese wird CO2 freigesetzt?
In Reaktion 3 der Fettsäuresynthese
wird der Acetylrest der peripheren SH-Gruppe
auf den Malonylrest der zentralen SH-Gruppe übertragen.
Der Malonylrest wird dabei decarboxyliert,
es wird also CO2 abgegeben,
wodurch ein Acetacetylrest entsteht.
Wie werden nicht-essenzielle ungesättigte Fettsäuren synthetisiert?
Die Synthese von nicht-essenziellen ungesättigten Fettsäuren
aus gesättigten Fettsäuren
findet in der Leber statt.
Sog. Desaturasen
(Komplexe aus drei an die Membran des glatten ERs gebundenen Enzymen)
fügen dafür Doppelbindungen in langkettige Fettsäuren ein.
Als Oxidationsmittel dient molekularer Sauerstoff:
Pro Doppelbindung werden dadurch zwei Moleküle H2O freigesetzt.
Beschreibe die einzelnen Schritte der Arachidonsäuresynthese!
Die Arachidonsäure ist eine 4-fach ungesättigte Fettsäure,
die vom Körper nicht neu synthetisiert werden kann,
sondern aus der essenziellen, mit der Nahrung aufgenommenen Linolsäure (zweifach ungesättigt) entsteht.
Dafür wird Linolsäure zunächst an Δ6 desaturiert
(Einfachbindung → Doppelbindung),
dann um zwei C-Atome verlängert
und anschließend erneut desaturiert (an Δ5).
