1 g Fett ergibt bei vollständiger Verbrennung 9,5 kcal. Dies ist mehr als doppelt so viel wie bei den beiden anderen Hauptnährstoffen, womit Fett die bei weitem höchste Energiedichte (d.h. kcal pro Gramm Nährstoff) aufweist. Es ist daher verständlich, dass Fett der Hauptspeicher für die Energievorräte des Körpers ist und nicht einer der beiden anderen Hauptnährstoffe. Bezieht man allerdings die Energiegewinnung darauf, wie viele Kalorien mit 1 l Sauerstoff bei der Verbrennung von Fett gewonnen werden können, so sind das 4,7 kcal.
Wie wir sehen werden, ist das deutlich weniger als wenn der Liter O2 für die Verbrennung von Kohlehydrat verwendet wird. Daher wird Fett vor allem dann zur Energieerzeugung herangezogen, wenn Atmung und Kreislauf wenig Mühe haben genügend Sauerstoff für den gesamten Energiebedarf der Muskulatur zur Verfügung zu stellen. Also bei körperlichen Belastungen mit geringer Intensität, z.B. Bügeln.
Der Abbau von Fett beginnt in den Fettzellen, wo es in Fettsäuren und Glyzerin zerlegt wird. Beide werden an das Blut abgegeben und mit dem Kreislauf an die Körperzellen, vor allem an die Muskelzellen transportiert. Das Glyzerin, das chemisch der Glukose ähnelt, wird wie diese weiterverarbeitet (siehe unten). Die Fettsäuren werden in die Mitochondrien transportiert und dort weiter abgebaut. Der erste Schritt ist eine Aufspaltung der langen Fettsäure in kleine Essigsäuremoleküle. Dieser Vorgang wird als Beta-Oxidation bezeichnet und liefert noch keine Energie. Erst die Essigsäure wird dann der eigentlichen biologischen Verbrennung zugeführt, deren Endprodukt Kohlendioxid (CO2) und Wasser ist. Diese biologische Oxidation besteht aus zwei besonderen biochemischen Prozessen: zunächst wird der Zitronensäurezyklus durchlaufen, der nach seinem Entdecker, dem Nobelpreisträger Krebs, auch Krebs-Zyklus genannt wird. Sodann die Atmungskette, bei der die eigentliche ATP-Bildung stattfindet.
Es gibt allerdings eine Besonderheit für den weiteren Abbau der aus der Beta-Oxidation der Fettsäuren stammenden Essigsäure: damit sie wie geschildert weiterverarbeitet werden kann, ist sie auf das Produkt des ersten, glykolytischen Schrittes des Abbaus von Traubenzucker angewiesen, der Brenztraubensäure. Ohne diesen Stoff kann die Essigsäure nicht in den Zitronensäurezyklus eintreten. Insgesamt bedeutet das:
Normalerweise ist das kein Problem. Selbst wenn mit der Nahrung keine Kohlehydrate aufgenommen werden ist der Körper in der Lage bestimmte Aminosäuren in Traubenzucker umzuwandeln und für den Fettabbau zur Verfügung zu stellen. Allerdings erhöht das etwas den Eiweißbedarf, da bei gemischter Kost Aminosäuren nicht zur Energieversorgung unter Belastung herangezogen werden. Und außerdem erfordert die Umwandlung ebenfalls Energie, was sich bei höheren körperlichen Leistungen, insbesondere sportlichen, bemerkbar machen kann: eine kohlehydratfreie Kost wirkt sich auf die Leistung in Ausdauersportarten ungünstig aus.
Eine besondere Situation ist die Zuckerkrankheit, der Diabetes mellitus. Diese Krankheit ist durch einen absoluten Insulinmangel (beim jugendlichen Typ 1) oder relativen Insulinmangel (beim Altersdiabetes Typ 2) gekennzeichnet. Ohne dieses Hormon kann der Traubenzucker aus dem Blut nicht in die Zelle aufgenommen werden, so dass trotz hoher Blutzuckerkonzentration in der Zelle ein Mangel herrscht und daher auch die Energiegewinnung aus Fett gestört ist.
