Übersicht
- Hauptfunktionen:
- Bestandteil fast aller biologischen Membranen tierischer Zellen (5–30% des Gesamtlipids; Ausnahme: innere Mitochondrienmembran mit geringem Anteil)
- Cholesterin puffert Membranfluidität: Es senkt die Fluidität bei hoher Temperatur und erhöht sie bei niedriger Temperatur
- Ausgangssubstanz für:
- Synthese von Steroidhormonen (z. B. Glucocorticoide
, Geschlechtshormone ) - Bildung von Gallensäuren
- Produktion von Vitamin D
- Synthese von Steroidhormonen (z. B. Glucocorticoide
- Empfohlene Zufuhr:
- Keine allgemeine Mengenempfehlung, frühere Empfehlung: max. 300 mg/Tag
- 90% werden endogen synthetisiert, vor allem in der Leber
- Weitere Syntheseorte: Darmschleimhaut, Haut, steroidhormonbildende Drüsen
- Vorkommen:
- Tierische Produkte wie Fleisch, Eier, Milchprodukte
- Weitere Eigenschaften:
- Wirkung auf Plasmalipide variiert individuell (abhängig von Genetik und Gesamternährung)
- Gesättigte Fettsäuren beeinflussen den Plasma-Cholesterinspiegel stärker als Nahrungscholesterin
- Der Körper reguliert die Cholesterinsynthese abhängig von der zugeführten Menge
Intrazelluläre Cholesterinhomöostase
Herkunft des Cholesterins
- Eigene Synthese:
- Ausgangsstoff: Acetyl-CoA
- Syntheseorte: Zytosol
und endoplasmatisches Retikulum
- Aufnahme aus LDL
: - Rezeptorvermittelte Endozytose
- Freisetzung von Cholesterin in Lysosomen
- Rezeptorvermittelte Endozytose
Verwertung von Cholesterin
- Einbau in Membranen
- Synthese von Steroidhormonen und Gallensäuren
- Transport in die Galle
. - Speicherung als Cholesterinester:
- Veresterung durch ACAT1/2 (aktivierte Fettsäuren dienen als Substrat)
- Speicherung als Fetttröpfchen oder Einbau in Lipoproteine
- Aktivierung durch Cholesterin und 25-Hydroxycholesterin
Freisetzung von gespeichertem Cholesterin
- Durch neutrale Cholesterinesterasen (z. B. hormonsensitive Lipase)
Regulation der Cholesterinkonzentration
- ACAT:
- Aktiviert durch Cholesterin → Veresterung überschüssigen Cholesterins
- HMG-CoA-Reduktase:
- Schlüsselenzym der Cholesterinsynthese
- Negative Rückkopplung bei hoher Cholesterinkonzentration → proteasomaler Abbau

Cholesterinbiosynthese
Cholesterin ist ein C27-Sterin und gehört zu den Steroiden. Es besteht aus einem Steran-Gerüst mit einer Hydroxygruppe am C3-Atom und weiteren typischen Strukturelementen. Da Cholesterin essenzielle Funktionen erfüllt, können viele Zellen es selbst synthetisieren, insbesondere die Leber
Die Cholesterinsynthese erfolgt in drei Stufen:
- Synthese aktivierter Isopreneinheiten (über Mevalonat)
- Kondensation von Isopreneinheiten zu Squalen
- Zyklisierung von Squalen und Umwandlung in Cholesterin
1. Synthese von aktivierten Isopreneinheiten (C5):
- Ausgangsstoff: Acetyl-CoA (aus Fettsäureabbau oder Kohlenhydratstoffwechsel)
- Endprodukt: Isopentenylpyrophosphat (C5, aktiviert für weitere Reaktionen)
Reaktionsschritte:
- a) Kondensation von Acetyl-CoA zu Acetacetyl-CoA
- Enzym: 3-Ketothiolase
- Reaktion: 2 Acetyl-CoA → Acetacetyl-CoA + CoA
- b) Alternative Bildung von Acetacetyl-CoA
- Übertragung von Coenzym A auf Acetacetat
- ATP
-Verbrauch → Spaltung in AMP + Pyrophosphat - Enzym: Acetacetyl-CoA-Synthetase
- Bildung von HMG-CoA
- Enzym: HMG-CoA-Synthase
- Reaktion: Acetacetyl-CoA + Acetyl-CoA + H₂O → HMG-CoA + CoA
- Reduktion von HMG-CoA zu Mevalonat (Schrittmacherreaktion)
- Enzym: HMG-CoA-Reduktase (Schrittmacherreaktion)
- Coenzym: NADPH + H⁺
- Reaktion: HMG-CoA + 2 NADPH + 2 H⁺ → Mevalonat + 2 NADP⁺ + CoA
Synthese von Mevalonat:
4. Phosphorylierung und Decarboxylierung von Mevalonat
- Ort: Peroxisomen
& Zytosol - Reaktionsschritte:
- Mevalonat → 5-Phosphomevalonat (ATP
-Verbrauch) - 5-Phosphomevalonat → 5-Pyrophosphomevalonat (ATP
-Verbrauch) - 5-Pyrophosphomevalonat → 3-Phospho-5-pyrophosphomevalonat (ATP
-Verbrauch) - 3-Phospho-5-pyrophosphomevalonat → Isopentenylpyrophosphat (C5)
- Mevalonat → 5-Phosphomevalonat (ATP
5. Isomerisierung von Isopentenylpyrophosphat (C5)
- Enzym: Isopentenylpyrophosphatisomerase
- Produkt: 3,3-Dimethylallylpyrophosphat (C5)
Synthese von aktivierten Isopreneinheiten aus Mevalonat:
2. Kondensation von Isopreneinheiten zu Squalen (C30):
- Ort: Zytosol
- Aus 6 aktivierten Isopreneinheiten (4 Isopentenylpyrophosphat und 2 Dimethylallylpyrophosphat) werden in zwei Kopf-an-Schwanz-Kondensationen zwei Moleküle Farnesylpyrophosphat (C15) gebildet
- Diese kondensieren anschließend über eine Kopf-an-Kopf-Kondensation zu Squalen (C30)
Reaktionsschritte:
6. Bildung von Geranylpyrophosphat (C10)
- Enzym: Prenyltransferase
- Reaktion: Isopentenylpyrophosphat (C5) + Dimethylallylpyrophosphat (C5) → Geranylpyrophosphat (C10) + PPi
7. Bildung von Farnesylpyrophosphat (C15)
- Enzym: Prenyltransferase
- Reaktion: Geranylpyrophosphat (C10) + Isopentenylpyrophosphat (C5) → Farnesylpyrophosphat (C15) + PPi
8. Bildung von Squalen (C30) durch Kopf-an-Kopf-Kondensation
- Enzym: Squalensynthase (im glatten ER
) - Coenzym: NADPH
- Reaktion: Farnesylpyrophosphat (C15) + Farnesylpyrophosphat (C15) + NADPH + H+ → Squalen (C30) + NADP⁺ + 2 PPi

3. Zyklisierung von Squalen zu Cholesterin (C27):
- Ort: Glattes endoplasmatisches Retikulum
- Endprodukt: Cholesterin (C27)
Reaktionsschritte:
9. Oxidation von Squalen zu Squalenepoxid
- Enzym: Squalenmonooxygenase
- Coenzym: NADPH
- Reaktion: Squalen + O₂
+ NADPH + H+ → Squalenepoxid + NADP⁺ + H₂O
10. Cyclisierung von Squalenepoxid zu Lanosterin (C30)
- Enzym: Cyclase
- Produkt: Lanosterin enthält bereits das Sterangerüst
11. Umwandlung von Lanosterin in Cholesterin
- Reaktionsschritte:
- Umlagerung von Methylgruppen
- Reduktion einer Doppelbindung mit NADPH + H+
- Endprodukt: Cholesterin (C27)

Energiebilanz:
- Energieverlust durch Acetyl-CoA-Verbrauch
- 6 Isopreneinheiten → gebildet aus 18 Acetyl-CoA
- Diese könnten ~180 ATP
liefern (wenn oxidiert)
- Direkter Energieverbrauch
- ATP
-Verbrauch: - Aktivierung von 6 Mevalonat → 6 Isopentenylpyrophosphat
- 18 ATP
benötigt (3 ATP pro Mevalonat)
- NADPH-Verbrauch:
- 12 NADPH für Mevalonat → Isopreneinheiten
- 1 NADPH für Squalenbildung
- 2 NADPH für Cholesterinsynthese aus Squalen
- Gesamt: 15 NADPH
- ATP
- Regulation der Synthese
- Hoher Energieverbrauch → Synthese nur bei guter Substratversorgung
- AMPK reguliert Cholesterinsynthese
