Energiebilanz des Fettsäureabbaus

Beim Abbau von gesättigen geradzahligen Fettsäuren im Mitochondrium entsteht pro Durchlauf 1 Acetyl-CoA, 1 FADH₂ und 1 NADH + H⁺. Die Reaktionsgleichung für die erste Runde der β-Oxidation von Stearinsäure (C₁₈) lautet:

Stearoyl-CoA + CoA + FAD + NAD⁺ + H₂O → Palmitoyl-CoA + Acetyl-CoA + FADH₂ + NADH + H⁺

Für den vollständigen Abbau von Stearoyl-CoA zu Acetyl-CoA sind insgesamt 8 Durchläufe der β-Oxidation notwendig. Die Reaktionsgleichung für den vollständigen Abbau von Stearoyl-CoA zu Acetyl-CoA ist:

Stearoyl-CoA + 8 CoA + 8 FAD + 8 NAD⁺ + 8 H₂O → 9 Acetyl-CoA + 8 FADH₂ + 8 NADH + 8 H⁺

Die ATP-Ausbeute des Fettsäureabbaus beträgt für ein NADH 2,5 ATP und für ein FADH₂ 1,5 ATP. Die Oxidation von einem Acetyl-CoA im Citratzyklus liefert 3 NADH, 1 FADH₂ und 1 GTP, insgesamt also 10 ATP. Die Gesamtgleichung für die vollständige Oxidation von Stearoyl-CoA zu CO₂ und H₂O lautet daher:

Stearoyl-CoA + 18 O₂ + 122 ADP + 122 P_i → 9 CoA + 18 CO₂ + 122 ATP + 18 H₂O

Beim Abbau von ungesättigen Fettsäuren werden Reaktionen eines einzelnen Durchlaufs der β-Oxidation umgangen oder es muss Energie in Form von NADPH + H⁺ aufgewendet werden, sodass die ATP-Ausbeute geringer ist als beim Abbau von gesättigten Fettsäuren.

Beim Abbau von ungeradzahligen Fettsäuren bleibt Propionyl-CoA übrig, das unter Energieverbrauch in Succinyl-CoA umgewandelt wird. Dieses kann im Citratzyklus weiter oxidiert werden und Reduktionsäquivalente und ATP liefern.