Die Fettsäurebiosynthese ist der Prozess, bei dem der Körper Acetyl-CoA und Malonyl-CoA in Fettsäuren umwandelt. Die Dauer des Verfahrens kann davon abhängen, ob die entstehende Fettsäure geradkettig oder verzweigt ist und wie lang sie ist. Der Prozess findet außerhalb der Mitochondrien im Zytosol oder Zytoplasma der Zelle statt. Tatsächlich ist der Prozess das Gegenteil des Fettsäureabbaus.
Eine Fettsäure ist eine Carbonsäure und eine organische Verbindung. Solche organischen Verbindungen kommen in zwei Formen vor: gesättigt und ungesättigt. Eine gesättigte Fettsäure hat nur Einzelelektronenbindungen zwischen jedem der Kohlenstoffatome. Eine ungesättigte Fettsäure weist eine oder mehrere Doppel- oder Dreifachbindungen zwischen zwei beliebigen Kohlenstoffatomen auf. Fettsäuren werden dem Fettgewebe entnommen und in Acetyl-CoA umgewandelt, um im Rahmen des Zitronensäurezyklus Energie für die Zelle zu produzieren.
Der erste Schritt der Fettsäurebiosynthese besteht darin, Pyruvat in Acetyl-CoA umzuwandeln. Acetyl-CoA ist ein Molekül, das verwendet wird, um Kohlenstoffatome in die Mitochondrien einer Zelle zu transportieren. Es ist ein wichtiger Bestandteil der Zellatmung. Im umgekehrten Prozess transportiert das Acetyl-CoA die Kohlenstoffatome wieder aus den Mitochondrien. Pyruvat kommt in den Mitochondrien vor.
Malonyl-CoA ist ein Derivat von Coenzym A und wird während der Fettsäurebiosynthese gebildet, wenn ein Kohlendioxid (CO2)-Molekül an ein Acetyl-CoA-Molekül hinzugefügt wird. Es wird verwendet, um die Kohlenstoffkette einer Fettsäure während der Fettsäurebiosynthese zu verlängern, kann aber auch zum Transport von Alpha-Ketoglutarat in die Mitochondrien verwendet werden und ist ein wichtiges Element der Polypeptidbiosynthese. Die Anlagerung eines Kohlendioxidmoleküls an Acetyl-CoA ist ein irreversibler Vorgang.
Die Bildung einer geradkettigen Fettsäure während der Fettsäurebiosynthese ähnelt der Oxidation während des Zitronensäurezyklus. Das Molekül durchläuft einen vierstufigen Prozess der Kondensation, Reduktion, Dehydratisierung und Reduktion. Jeder Abschluss des Zyklus fügt dem Molekül zwei Kohlenstoffatome hinzu. Der Vorgang wird kontinuierlich wiederholt, bis das Molekül eine Palmitinsäure mit 16 Kohlenstoffatomen wird. Jede Phase des Prozesses wird von einem Enzym namens Fettsäure-Synthase durchgeführt.
In der nachfolgenden Stufe der Fettsäurebiosynthese wird die Palmitinsäure in Palmityl-CoA umgewandelt. Dies geschieht mit Hilfe eines Enzymsystems im Zytoplasma der Zelle. Ungesättigte Fettsäuren werden von Fettsäure-CoA-Desaturase-Enzymen synthetisiert, die Doppelbindungen produzieren. Jede Doppelbindung wird an einem Punkt in der Kette erzeugt, der für die produzierte Fettsäure spezifisch ist, und jede dieser Bindungen wird von einem für diese Stelle spezifischen Enzym hergestellt.