Acetyl-CoA mit acetyl-Gruppe in blau angezeigt.
Fette, die im Fettgewebe gespeichert sind, werden als freie Fettsäuren und Glycerin aus den Fettzellen in das Blut freigesetzt, wenn der Insulinspiegel niedrig und der Glucagon-und Adrenalinspiegel im Blut hoch sind. Dies geschieht zwischen den Mahlzeiten, während des Fastens, Hungers und anstrengenden Trainings, wenn der Blutzuckerspiegel wahrscheinlich sinkt. Fettsäuren sind sehr energiereiche Brennstoffe und werden von allen metabolisierenden Zellen mit Mitochondrien aufgenommen., Dies liegt daran, dass Fettsäuren nur in den Mitochondrien metabolisiert werden können. Rote Blutkörperchen enthalten keine Mitochondrien und sind daher für ihren Energiebedarf vollständig von anaerober Glykolyse abhängig. In allen anderen Geweben werden die Fettsäuren, die in die metabolisierenden Zellen gelangen, mit Coenzym A zu Acyl-CoA-Ketten kombiniert. Diese werden in die Mitochondrien der Zellen übertragen, wo sie durch eine Folge von Reaktionen, die als β-Oxidation bekannt sind, in Acetyl-CoA-Einheiten zerlegt werden.,
Das durch β-Oxidation erzeugte Acetyl-CoA tritt in den Zitronensäurekreislauf im Mitochondrium ein, indem es mit Oxaloacetat zu Citrat kombiniert wird. Dies führt zur vollständigen Verbrennung der Acetylgruppe von Acetyl-CoA (siehe Abbildung oben rechts) zu CO2 und Wasser. Die dabei freigesetzte Energie wird in Form von 1 GTP eingefangen und 11 ATP-Moleküle pro Acetylgruppe (oder Essigsäuremolekül) oxidiert. Dies ist das Schicksal von Acetyl-CoA, wo immer β-Oxidation von Fettsäuren auftritt, außer unter bestimmten Umständen in der Leber., In der Leber wird Oxaloacetat während des Fastens, des Hungers, einer kohlenhydratarmen Diät, längerer anstrengender Bewegung und bei unkontrolliertem Typ-1-Diabetes mellitus ganz oder teilweise in den glukoneogenen Weg umgeleitet. Unter diesen Umständen wird Oxaloacetat zu Malat hydriert, das dann aus dem Mitochondrium entfernt wird, um im Zytoplasma der Leberzellen in Glukose umgewandelt zu werden, von wo aus die Glukose in das Blut freigesetzt wird., In der Leber ist Oxaloacetat daher für die Kondensation mit Acetyl-CoA nicht verfügbar, wenn eine signifikante Gluconeogenese durch niedrige (oder fehlende) Insulin-und hohe Glucagonkonzentrationen im Blut stimuliert wurde. Unter diesen Umständen wird Acetyl-CoA zur Bildung von Acetoacetat und Beta-Hydroxybutyrat umgeleitet. Acetonacetat, Beta-Hydroxybutyrat und ihr spontanes Abbauprodukt Aceton sind als Ketonkörper bekannt. Die Ketonkörper werden von der Leber in das Blut freigesetzt., Alle Zellen mit Mitochondrien können Ketonkörper aus dem Blut aufnehmen und in Acetyl-CoA umwandeln, das dann als Brennstoff in ihren Zitronensäurekreisläufen verwendet werden kann, da kein anderes Gewebe sein Oxaloacetat so in den glukoneogenen Weg umleiten kann, wie dies die Leber tut. Im Gegensatz zu freien Fettsäuren können Ketonkörper die Blut-Hirn-Schranke überschreiten und stehen daher als Brennstoff für die Zellen des Zentralnervensystems als Ersatz für Glukose zur Verfügung, auf der diese Zellen normalerweise überleben., Das Auftreten von hohen Konzentrationen von Ketonkörpern im Blut während des Hungers, einer kohlenhydratarmen Diät und längerer schwerer Bewegung kann zu Ketose und in seiner extremen Form bei außer Kontrolle geratenem Typ-1-Diabetes mellitus als Ketoazidose führen.
Acetoacetat hat einen sehr charakteristischen Geruch, für die Menschen, die diesen Geruch erkennen können, der während der Ketose im Atem und Urin auftritt. Andererseits können die meisten Menschen Aceton riechen, dessen“süßer & fruchtiger “ Geruch auch den Atem von Personen bei Ketose oder insbesondere Ketoazidose charakterisiert.