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Lexikon der Biologie: Fumaratatmung

Fumaratatmung, eine Form der anaeroben Atmung, in der Fumarat (Fumarate) als Akzeptor der Elektronen dient, die beim Abbau organischer Substrate oder von molekularem Wasserstoff (H2) frei werden. ATP (Adenosintriphosphat) wird dabei durch eine Elektronentransportphosphorylierung (oxidative Phosphorylierung) an einer anaeroben Atmungskette gewonnen. Aus Fumarat entsteht Succinat ( vgl. Abb. ) und/oder durch eine anschließende CO2-Abspaltung Propionat. Wird die Art des Energiegewinns nicht berücksichtigt, so kann auch von einer Succinatgärung (bzw. Bernsteinsäuregärung) oder Propionatgärung (bzw. Propionsäuregärung) gesprochen werden – besonders dann, wenn beim Substratabbau nur der geringere Teil der Energie (ATP) durch die Fumaratatmung und der größere durch zusätzliche, gleichzeitig ablaufende Substratstufen-Phosphorylierungen im Gärungsstoffwechsels gewonnen wird. Mit H2 oder Formiat kann eine Fumaratatmung der einzige energieliefernde Stoffwechselweg sein (z.B. bei Wollinella succinogenes = Vibrio succinogenes). Die Fumaratatmung kommt in vielen fakultativ oder obligat anaeroben, chemoorganotrophen Bakterien vor, auch bei einer Reihe fakultativ anaerober Würmer (z.B. beim Spulwurm, Ascaris lumbricoides) und anderen Niederen Tieren. – Es wird angenommen, daß eine Fumaratatmung eine der ersten, primitivsten (aANeroben) Atmungsformen (Atmung) war. Sie könnte sich aus Gärwegen entwickelt haben, in denen Fumarat durch eine lösliche Fumarat-Reductase, nur zum Ausgleich zur Elektronenbilanz, reduziert wurde.



Fumaratatmung

Bildung von Succinat aus Fumarat in der Fumaratatmung:
Wichtigstes Enzym ist die membrangebundene Fumarat-Reductase (FR). Bei der Reduktion kann ein Protonengradient zwischen Außen- und Innenseite der Cytoplasmamembran entstehen, der eine Elektronentransportphosphorylierung ermöglicht.
FDH = Formiat-Dehydrogenase
(–) = Wasserstoff-(H-)Transport (z.B. über Flavoproteine), (---) = Elektronentransport (z.B. über Cytochrom b)

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