Hast du dich schon mal gefragt, wie aus dem Essen in deinem Mund eigentlich Energie wird und wie du das am effizientesten für dich nutzen kannst?

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1 Hast du dich schon mal gefragt, wie aus dem Essen in deinem Mund eigentlich Energie wird und wie du das am effizientesten für dich nutzen kannst? Dann ist diese Grundlagenreihe zum Stoffwechsel und Energiegewinnung genau das richtige für dich! Im ersten Teil geht es um die Verdauung und Verstoffwechslung von Fetten. Hier erkläre ich dir, wie genau die Fette verarbeitet werden, was dein Körper dafür braucht und wie du dies für dich nutzen kannst. Was sind Lipide? Als Lipide bezeichnet man die Fettsäuren. Sie bestehen aus Triglyceriden. Das sind Molekülverbindungen aus je einem Molekül Glycerin und drei Fettsäuremoleküle. Jede Fettsäure hat ein hydrophiles und ein apolares Ende. Je länger die Fettsäure, desto unpolarer ist sie. Langkettige Fettsäuren lassen sich also schlechter in Wasser auflösen. Fettsäuren können sowohl als Bestandteil von Lipiden, als auch isoliert aufgenommen werden. Eine Fettsäure besteht immer aus einer Kohlenstoffkette mit einer Carbonsäuregruppe am Ende. Bei gesättigten Fettsäuren gibt es nur einfache Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen. Ungesättigte Fettsäuren haben mindestens eine Doppelbindung. Die Doppelbindungen werden in Cis- und Trans-Doppelbindungen unterschieden. Trans- Doppelbindungen kommen im menschlichen Körper eigentlich nicht vor. Also kann der Körper nur solche Fettsäuren problemlos verarbeiten, die voneinander isolierte Doppelbindungen aufweisen beispielsweise abwechselnd Doppel- & Einfachbindungen-. Jetzt aber genug von der reinen Theorie. Schauen wir uns die Verdauung der Fette an. Wenn du mehr über die genaue Zusammensetzung und Funktionen der Fette erfahren willst, kann ich dir diesen Artikel empfehlen. Fettverdauung Im Magen werden die lang- und mittelkettigen Fettsäuren von der Magenlipase zu etwa 15% gespalten. Hier wird das Essen außerdem durchgemischt, damit alle Bestandteile vermengt werden. So können die kurzkettigen Fettsäuren direkt vom Magen ins Blut übergehen. Der Anteil an kurzkettigen Fettsäuren ist jedoch gering. Der größte Teil wird mit dem restlichen Nahrungsbrei vom Magen in den Zwölffingerdarm geleitet. Im Zwölffingerdarm kommt die Gallensäure hinzu. Sie sorgt für die Bildung kleiner Fetttröpfchen, sodass die Lipasen die Fette besser abbauen können. Colipase und Calciumionen binden sich an die Fette und ermöglichen der Pankreaslipase, zu arbeiten. Sie trennt schrittweise ein oder zwei Fettsäuremoleküle ab. Im Dünndarm werden die gespaltenen Fettpartikel wieder zu Micellen zusammengesetzt, um durch die Membran der Darmwand zu gelangen. 1/5

2 Ist dies geschafft werden die einzelnen Bestandteile, also Triglyceride, Cholesterin, Phospolipide und fettlösliche Vitamine zu Chylomikronen zusammengesetzt. So gelangen sie ins lympathische System. Etwa 80% der Fettsäuren gelangt ohne vorherige Reinigung durch die Leber direkt ins Blut. Da Fette nicht wasserlöslich sind, brauchen sie Lipoproteine als Transportmittel. Energiestoffwechsel in den Zellen Die Energiegewinnung aus Fett kann in beinahe allen Zellen unseres Körpers stattfinden. Einzige Ausnahmen sind das Gehirn und rote Blutkörperchen. Besonders effizient funktioniert dies in der Leber, Skelett- und Herzmuskulatur. Spaltung in Glycerin & Fettsäuren Um die Fette zu verstoffwechseln, müssen die Triglyceride zunächst von den Chylomikronen getrennt werden. Die hormonsensitive Lipase (HSL) spaltet sie ab und trennt durch Hydrolyse auch gleich Glycerin und Fettsäuren. Dieser Prozess wird durch Noradrenalin und Adrenalin gefördert. Außerdem wirken Glykogen und ACTH verstärkend. Insulin hemmt den Prozess. Das bedeutet, dass durch beispielsweise einen hohen Zuckerkonsum die Verwertung von Fett blockiert wird. Gleichzeitig kann jedoch eine Aufnahme von Vitamin C, Tyrosin oder Phenylalanin die Spaltung verbessern. Das freiwerdende Glycerin wird in die Glykolyse eingeschleust und dort weiterverwertet. Transport in die Mitochondrien Die nun freiliegenden Fettsäuren werden mithilfe von Carnitin in die Mitochondrien transportiert. Zuständig hierfür ist die Carnitin-Acyltransferase. Die β-oxidation kann nur durch den Transport der Fettsäuren in die Mitochondrien reguliert werden. Ist die Fettsäure dort, läuft der Prozess ungehindert ab. Hemmend wirkt hierauf lediglich ein Zwischenprodukt der Fettsäurebiosynthese. Wenn also durch Energieüberschuss Fett im Fettgewebe angelagert wird, dann verringert sich zugleich die Energiegewinnung aus Fett. Stimulierend wirken dagegen ein großes Vorkommen von langkettigen Fettsäuren, da diese mehr Energie liefern. Zudem wirken die Schilddrüsenhormone anregend auf den Transfer. Für diese sind Tyrosin, Jod und Eisen von Bedeutung. Aktivierung der Fettsäuren In den Mitochondrien muss zunächst ein Molekül ATP aufgewendet werden, um die Fettsäure an das Coenzym A zu binden und dadurch zu aktvieren. Es etntsteht ein aktiviertes Acyl-CoA und ein AMP. 2/5

3 β-oxidation Erst während der β-oxidation werden die Fettsäuren aufgespalten. Die β-oxidation besteht aus vier Schritten. Pro Durchgang werden zwei Kohlenstoffatome von der aktivierten Fettsäure abgespalten. Der Zyklus wird wiederholt, bis die gesamte Fettsäure abgebaut ist. Der erste Schritt ist die Oxidation. Es entsteht Enoyl-CoA, indem zwei Sauerstoffmoleküle abgespalten werden. Diese gelangen in die Atmungskette und tragen dort zur Energiegewinnung bei. Als nächstes folgt die Hydratisierung. Die zuvor bei der Oxidation entstandene Doppelbindung wird wieder aufgehoben. Hierzu wird ein Wassermolekül verbraucht. Es entsteht L-β-Hydroxcyacyl-CoA. Als drittes folgt dann eine weitere Oxidation, die der Dehydrierung dient. Hierbei entsteht die Ketogruppe β-ketoacyl-coa und ein Wasserstoffatom, das an die Atmungskette abgegeben wird. Der letzte Schritt wird als Thiolyse bezeichnet. Unter Mithilfe des Coenzyms A wird hierbei die Bindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen gespalten. So entsteht ein Acyl-CoA, das um zwei Kohlenstoffatome verkürzt ist und abermals die β-oxidation durchläuft. Außerdem entsteht ein Acetyl-CoA, das in den Citratzyklus eingeschleust wird und dort der Energiegewinnung dient. 3/5

4 β-oxidation Abbau ungerader Fettsäuren Bei ungeraden Fettsäuren geht die β-oxidation nicht ganz auf. Dies ist jedoch kein Problem. Statt einem Molekül Acetyl-CoA entsteht hier Propionyl-CoA. Dieses kann einfach umgewandelt und gelangt ebenfalls in den Citratzyklus. Weiterverarbeitung des Acetyl-CoA Erst mit dem Eintritt in den Citratzyklus und die Atmungskette wird durch die Fettverdauung Energie in Form von ATP gebildet. Um in den Citratzyklus eintreten zu können, muss das Acetyl-CoA aus der β-oxidation jedoch noch auf einen weiteren Stoff zurückgreifen. Sie braucht Brenztraubensäure. Das ist ein Produkt, das zu Beginn der Glykolyse entsteht. Ohne den gleichzeitigen Abbau von Glukose in derselben Zelle, kann keine Energie aus dem Fett gewonnen werden. Sind all die Prozesse abgelaufen und bezieht man die beiden Prozesse der Energiegewinnung mit ein, lohnt sich die Energiegewinnung aus Fett jedoch. Pro Molekül Acetyl-CoA werden 10 ATP produziert.. Die Fettsäure Tripalmitin hat beispielsweise 51 Kohlenstoffatome und kann 409 ATP-Moleküle 4/5

5 produzieren. Meine Empfehlung Willst du die Energiegewinnung aus Fetten erhöhen, musst du einiges beachten. Egal ob du die Energie aus dem Nahrungsfett oder den Fettspeichern deines Körpers ziehen willst. Du brauchst genug Sauerstoff und Wasser. Nur wenn beides vorhanden ist, kannst du überhaupt Energie aus dem Fett ziehen. Solange du einen Energieüberschuss hast, also Fett abspeicherst, wird weniger Fett in Energie umgewandelt. Gleichzeitig kannst du aber auch keine Energie aus dem Fett gewinnen, wenn du komplett hungerst. Ein wenig Glukose oder zumindest glukogene Aminosäuren müssen vorhanden sein. Bestimmte Hormone wirken verstärkend auf die Fettverwertung. Um diese zu stimulieren, kannst du auf eine ausreichende bzw. verstärkte Zufuhr an Vitamin C und B5 und Aminosäuren Tyrosin, Phenylalanin und Asparaginsäure achten. Außerdem wirken Jod und Eisen verstärkend. Langkettige Fette wirken ebenfalls stimulierend. Vermeiden solltest du auf jeden Fall Süßes. Denn je höher dein insulinwert, desto weniger Fett wird in Energie umgewandelt. Isst du dann Süßes gemeinsam mit Fett, dann wird nicht nur dein Fettabbau gestoppt, sondern auch massiv Fett aufgebaut. Wie du siehst, kannst du die Energiegewinnung aus Fetten stark beeinflussen. Lies hier weiter und erfahre alles über den Stoffwechsel von Kohlenhydraten und wie du ihn für dich nutzen kannst. Quellen und weiterführende Literatur: Dellomonaco et al.: Engineered reversal of the β-oxidation cycle for the synthesis of fuels and chemicals. In: Nature. 2011, S Kirchner H. & Mühlhäußer J.: Basics Biochemie Rehner G. & Daniel H.: Biochemie der Ernährung Haller D. et al.: Biofunktionalität der Lebensmittelinhaltsstoffe Ebermann R. & Elmadfa I.: Lehrbuch Lebensmittelchemie und Ernährung /5