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Lexikon der Biologie: Propionsäuregärung

Propionsäuregärung, anaerober Energiestoffwechsel von Bakterien, in dem beim Abbau von Zuckern, Alkoholen, Säuren und anderen Substraten als Hauptendprodukt Propionat (Propionsäure) entsteht (Gärung). Propionat kann in 3 unterschiedlichen Stoffwechselwegen gebildet werden: 1) dem Methylmalonyl-CoA-Weg (Succinat-Propionat-Weg) der Propionsäurebakterien (auch bei Veillonella parvula (= Veillonella alcalescens) und Selenomonas ruminantium) mit Methylmalonyl-Coenzym A als Zwischenprodukt ( ää vgl. Abb. ), 2) dem Acrylat-Weg (Acryloyl-Weg), und 3) ist Propionat Endprodukt bei der oxidativen Decarboxylierung von Succinat im Energiestoffwechsel der Arten von Propionigenium.



Propionsäuregärung

Propionsäuregärung durch Propionsäurebakterien (Bildung von Propionsäure im Methylmalonyl-CoA-Weg):
Zucker (z.B. Glucose) werden in der Glykolyse bis zum Pyruvat abgebaut (Pyruvat kann auch durch Dehydrogenierung aus Milchsäure [Lactat] entstehen [Lactat-Dehydrogenase]). Ein Teil des Pyruvats wird anschließend unter Decarboxylierung und ATP-Gewinn zu Acetat umgewandelt, der andere Teil bis zum Propionat (Propionsäure) reduziert: Zuerst wird Pyruvat unter Beteiligung eines Biotin-Kohlendioxid-Komplexes zu Oxalacetat carboxyliert, dann über Malat und Fumarat zu Succinat reduziert; der letzte Schritt ist mit einer ATP-Bildung in einer oxidativen Phosphorylierung verbunden (Fumaratatmung). Succinat wird durch eine Transferase (unter Beteiligung eines B12-Coenzyms) in das CoA-Derivat (Succinyl-CoA) überführt, das in Methylmalonyl-CoA umgewandelt wird. Aus diesem Zwischenprodukt entsteht Propionyl-CoA durch Abspaltung von CO2, das in gebundener Form zu weiteren Carboxylierungen verwendet wird. Aus Propionyl-CoA entsteht das Endprodukt Propionat nach Übertragung von CoA auf Succinat.
Wenn Lactat als Substrat dient, entstehen aus 3 Lactat 2 Propionat + 1 Acetat + 1 CO2* + 3–5 ATP (* verantwortlich für die Löcherbildung im Emmentaler-Käse).
Beteiligte Enzyme: 1 Methylmalonyl-CoA-Carboxytransferase, 2 Malat-Dehydrogenase, 3 Fumarase, 4 Fumarat-Reductase (ATP-Bildung), 5 CoA-Transferase, 6 Methylmalonyl-CoA-Mutase

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