Fettsäureabbau tritt auf, wenn Fettsäuren zur Energiegewinnung zerlegt werden. Der Prozess bildet schließlich Acetyl-CoA und speist es in den Zitronensäurekreislauf ein. Der gesamte Prozess ist in drei Phasen unterteilt: Lipolyse, Aktivierung und Beta-Oxidation. Die Fettsäure wird in ihre Metaboliten zerlegt, um Energie und Adenosintriphosphat (ATP) zu produzieren.
Es gibt sowohl gesättigte als auch ungesättigte Fettsäuren. Eine ungesättigte Säure hat eine oder mehrere Doppel- oder Dreifachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen. Eine gesättigte Säure hat nur Einfachbindungen zwischen ihren Kohlenstoffatomen.
Fettsäuren gehören zur Gruppe der Carbonsäuren und werden im Fettgewebe gespeichert. Sie gelangen durch Darmkapillaren oder Zotten in den Körper. Glukose und Fettsäuren sind die beiden Hauptenergiequellen im Körper, obwohl das Gehirn Fettsäuren nicht verarbeiten kann.
Die erste Stufe des Fettsäureabbaus wird Lipolyse genannt. Die Fettsäuren werden in Zellen, den sogenannten Adipozyten, gespeichert und zuerst in freie Fettsäuren zerlegt, damit sie in das Blutsystem gelangen können. Die Lipolyse wird durch eine Reihe von Hormonen wie Noradrenalin und Testosteron induziert. Neben freien Fettsäuren entsteht als Nebenprodukt Glycerin.
Die Aktivierung erfolgt, bevor die Fettsäure in die Mitochondrien einer Zelle aufgenommen wird. Zunächst induziert ein Enzym namens Acyl-CoA-Synthetase einen nukleophilen Angriff auf das Alpha-Phosphat von ATP, wodurch eine mit Adenosinmonophosphat (AMP) und einem Pyrophosphat verbundene Acylkette entsteht. Das Enzym bildet dann eine aktivierte Thioesterbindung zwischen Coenzym A und der Acylkette. Die Fettsäure wird dann über das Carnitie-Trägersystem in das Mitochondrium transportiert.
Die Beta-Oxidation ist die letzte Phase des Fettsäureabbaus und erfolgt in vier Stufen. Zunächst wird die Fettsäure mit Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) entwässert. Zweitens werden die Bindungen zwischen dem zweiten und dritten Kohlenstoff hydratisiert. Drittens wird Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD) verwendet, um das Molekül zu oxidieren. Im letzten Schritt wird Beta-Keroacyl während der Thiolyse zu einem zweiten CoA-Molekül hinzugefügt, das sich zwischen dem zweiten und dritten Kohlenstoffatom befindet.
Das Endprodukt der drei Stufen des Fettsäureabbaus ist Acetyl-CoA. Dies ist ein Stoffwechselmolekül, das verwendet wird, um Kohlenstoffatome zu tragen. Das Molekül wird dann in den Zitronensäurekreislauf, einen wesentlichen Bestandteil der Energieversorgung, eingespeist.
Der Zitronensäurezyklus ist eine Reihe chemischer Reaktionen, bei denen Sauerstoff oder die Produkte des Fettsäureabbaus verwendet werden. Der gesamte Zyklus findet im Mitochondrium eukaryontischer Zellen oder im Zytoplasma von Prokaryonten statt. Kohlendioxid ist ein Nebenprodukt des Energieerzeugungsprozesses. Fettsäuren passieren das System einmal, aber Glukose muss zweimal verarbeitet werden, um all ihre Energie zu ernten.