Fettsäuresynthese vs. Betaoxidation: der Vergleich in einer Tabelle

Kurz gesagt: Fettsäuresynthese und Betaoxidation sind keine Umkehrung voneinander. Die Synthese läuft im Zytosol, nutzt Malonyl-CoA als aktivierten Baustein, NADPH als Reduktionsmittel und die Fettsäuresynthase als Multienzymkomplex. Die Betaoxidation läuft vor allem in der mitochondrialen Matrix, nutzt FAD und NAD+ als Elektronenakzeptoren und liefert Acetyl-CoA. Malonyl-CoA verbindet beide: Es ist Baustein der Synthese und hemmt den Eintritt der Fettsäuren in die Mitochondrien.

  • Physikum Biochemie
  • Aufbau und Abbau getrennt
  • Module 10 und 12 im Lernheft
Lernheft Biochemie: Fasten und Nahrung von Medizin Helden
Lernheft Fasten & Nahrung18 Module von Insulin bis Harnstoffzyklus mit Fallfragen und Selbsttest. Zum passenden Material

Die Frage, warum die Fettsäuresynthese nicht einfach die umgekehrte Betaoxidation ist, steht im Lernheft als Fallfrage zu Modul 12. Die kurze Antwort: Enzyme, Cofaktoren und Kompartimente unterscheiden sich. Die längere Antwort ist eine der besten Vergleichstabellen, die du für das Physikum anlegen kannst. Sie löst Fragen zu Ort, Cofaktor, Regulation und Hormonwirkung auf einen Schlag.

Was unterscheidet Fettsäuresynthese und Betaoxidation?

Merkmal Fettsäuresynthese Betaoxidation
Ort Zytosol, v. a. Leber, Fettgewebe, laktierende Brustdrüse Mitochondriale Matrix (sehr lange Ketten zuerst in Peroxisomen)
Zustand Nach der Mahlzeit, Insulin hoch Fasten und Belastung, Insulin niedrig
Träger der wachsenden oder abgebauten Kette Acyl-Carrier-Protein der Fettsäuresynthase Coenzym A
C2-Einheit Malonyl-CoA (C3, gibt CO2 ab) Acetyl-CoA wird abgespalten
Redox-Cofaktor NADPH wird verbraucht FAD und NAD+ werden reduziert
Schlüsselenzym Acetyl-CoA-Carboxylase (Biotin) Carnitin-Palmitoyltransferase 1
Endprodukt Palmitat (C16) Acetyl-CoA, NADH, FADH2

Wie kommt Acetyl-CoA ins Zytosol?

Acetyl-CoA entsteht im Mitochondrium aus Pyruvat, kann aber die innere Membran nicht passieren. Es wird mit Oxalacetat zu Citrat verbunden, Citrat wird ins Zytosol exportiert und dort von der ATP-Citrat-Lyase wieder gespalten. Das Oxalacetat wird zu Malat reduziert und durch das Malatenzym zu Pyruvat umgesetzt, wobei NADPH entsteht. Der größere Teil des NADPH für die Synthese stammt aus dem Pentosephosphatweg.

  • Acetyl-CoA: Baustein, kommt als Citrat aus dem Mitochondrium
  • Malonyl-CoA: aktivierter Schritt durch die Acetyl-CoA-Carboxylase
  • NADPH: Reduktionskraft aus Pentosephosphatweg und Malatenzym
  • Synthase: Kettenaufbau bis Palmitat

Lernheft 12

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Wie verhindert die Zelle einen sinnlosen Kreislauf?

Würden Synthese und Abbau gleichzeitig auf Hochtouren laufen, verbräuchte die Zelle ATP und NADPH, ohne etwas zu gewinnen. Drei Mechanismen verhindern das. Erstens die räumliche Trennung von Zytosol und Matrix. Zweitens die hormonelle Steuerung: Insulin aktiviert die Acetyl-CoA-Carboxylase über Dephosphorylierung, Glucagon und Adrenalin hemmen sie. Drittens Malonyl-CoA als Bindeglied: Steigt es während der Synthese, hemmt es CPT-1, und frisch gebildete Fettsäuren werden nicht sofort wieder abgebaut.

Aufbau und Abbau getrennt kartieren

Zeichne Synthese und Betaoxidation auf zwei getrennte Blätter. Wer beide in einem Schema mit Hin- und Rückpfeil darstellt, übersieht Ort, Cofaktor und Schlüsselenzym und kreuzt bei Vergleichsfragen leicht falsch.

Welche Kreuzfallen gibt es?

Beliebt sind vertauschte Cofaktoren (NADH in der Synthese, NADPH in der Betaoxidation), vertauschte Orte und die Aussage, die Synthase bilde direkt längere Fettsäuren als C16. Kettenverlängerung und Desaturierung finden am endoplasmatischen Retikulum statt. Außerdem kann der Mensch keine Doppelbindungen jenseits von C9 einfügen. Linolsäure und Alpha-Linolensäure sind deshalb essenziell.

Häufig gestellte Fragen

1. Wo findet die Fettsäuresynthese statt?

Im Zytosol, vor allem in Leber, Fettgewebe und laktierender Brustdrüse.

2. Welches Reduktionsmittel nutzt die Fettsäuresynthese?

NADPH, das vor allem aus dem Pentosephosphatweg und dem Malatenzym stammt.

3. Was ist das Schlüsselenzym der Fettsäuresynthese?

Die Acetyl-CoA-Carboxylase. Sie bildet Malonyl-CoA, braucht Biotin und wird durch Insulin und Citrat gefördert.

4. Warum hemmt Malonyl-CoA die Betaoxidation?

Es hemmt die CPT-1 und verhindert so den Eintritt langkettiger Fettsäuren ins Mitochondrium.

5. Welches Endprodukt bildet die Fettsäuresynthase?

Palmitat mit 16 C-Atomen. Verlängerung und Desaturierung erfolgen danach am endoplasmatischen Retikulum.

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