Die auf Flavinen basierende Elektronen-Bifurkation (FBEB), die 2008 erstmalig beschrieben wurde, ist eine neue Art der der energetischen Kopplung in anaeroben Bakterien und Archaeen. Der Komplex aus dem Elektronen-transferierenden Flavoprotein und Butyryl-CoA-Dehydrogenase (Etf/Bcd) katalysiert die die Reduktion von Crotonyl-CoA zu Butyryl-CoA (E0′=10 mV) mit NADH (E0′= 320 mV) nur in Gegenwart von Ferredoxin (E0′= 420 mV). Während der Elektronenbifurkation finden die beiden Elektronen des NADH ihre Ziele in verschiedenen Richtungen, eines geht exergon zum Crotonyl-CoA während das andere endergon zum Ferredoxin übertragen wird. Wiederholung dieses Prozesses liefert Butyryl-CoA und ein zweites reduziertes Ferredoxin. Letzteres reduziert entweder Protonen mit einer löslichen Hydrogenase unter Bildung von Wasserstoff oder NAD+ mit einer membranständigen Ferredoxin-NAD-Reduktase (Rnf) unter Bildung eines elektrochemischen Na+-Gradienten, der zur ATP-Synthese dient. In der vorliegenden Arbeit habe ich den dissoziierbarenEtf/Bcd Komplex aus Acidaminococcus fermentans untersucht. Die Kristallstruktur des heterodimeren Etfs zeigte das Vorhandensein von zwei FAD-Molekülen, jedes in einer Untereinheit, wobei NAD+ neben dem FAD der -Untereinheit (-FAD) bindet. Bei stufenweiser Zugabe von NADH zum Etf wird zuerst das FAD der α-Untereinheit (α-FAD) über das stabile anionische Semichinon (α-FAD•) zum FADH reduziert, während das zweite NADH das -FAD zum -FADH reduziert. In Gegenwart von Bcd benötigte die Reduktion zum α-FAD• ein ganzes Äquivalent NADH. Bei der Bifurkation erhöhte die stufenweise Zugabe von Etf zur Bcd die Oxidation sgeschwindigkeit von NADH bis eine molares Verhältnis von Etf:Bcd (tetramer) = 2 erreicht war. Die nicht dissoziierbaren Etf/Bcd Komplexe der Clostridien sind ebenso zusammengesetzt. Das optimale Verhältnis Ferredoxin:Etf:Bcd = 4:2:1 in Gegenwart von Hydrogenaselässt vermuten, dass Ferredoxin (Fd) unter Fließ gleichgewichtsbedingungen (steady state) zwischen einfach (Fd) und doppelt reduziertem Zustand (Fd2) hin und her pendelt. Unser postulierter Mechanismus der Elektronen-bifurkation beginnt mit der Reduktion des -FAD durch NADH zum FADH. Dann nähert sich das α-FAD, das auf einer flexiblen Domäne sitzt, und schnappt sich ein Elektron, das es zum stablisierten α-FAD• reduziert. Das zurückbleibende hochreaktive -FADH• reduziert unverzüglich Ferredoxin.Das α-FAD• überträgt sein Elektron weiter auf Bcd. Bei Wiederholung der Bifurkation wird ein zweites Ferredoxin reduziert und Bcd bekommt das zweite Elektron zur Reduktion von Crotonyl-CoA. Weiterhin zeige ich, dass das gelbe Flavodoxindas braune Ferredoxin ersetzen kann. NAD+ oxidiert die farblose Hydrochinon-Form des Flavodoxins (E0′= 420 mV) mit Rnf zur blauen Semichinon-Form (E0′= 60 mV) und pendelt so zwischen den Hydrochion- und Semchinon-Formen hin und her. Ich untersuchte auch den sehr ähnlichen bifurkierenden Etf/Bcd Komplex aus Megasphaera elsdenii. Nach früheren Arbeiten benötigt die scheinbare Reduktion von Crotonyl-CoA zu Butyryl-CoA mit NADH kein Ferredoxin. Ich fand, dass unter aeroben Bedingungen der Sauerstoffanstelle von Ferredoxin als Elektronenakzeptor dient und zu H2O2 reduziert wurde. Die bis zu 50% ige Hemmung der NADH-Oxidation durch Superoxid-Dismutase lässt vermuten, dass die langsame Reduktion von O2 zu O2• von einer sehr schnellen Reduktion von O2• zu H2O2 gefolgt wird. Interessanterweise wurden die gleichen NADH Oxidationsraten auch in Gegenwart von Butyryl-CoA beobachtet. Wir postulieren, dass die Oxidation von Butyryl-CoA zu Crotonyl-CoA durch Sauerstoff von einer bifurkierenden Reduktion von Crotonyl-CoA durch NADH gefolgt wird. Demnach fungiert der Etf/Bcd Komplex an Luft in Gegenwart von katalytischen Mengen an Crotonyl-CoA oder Butyryl-CoA als NADH-Oxidase, Flavin-based electron bifurcation (FBEB), discovered in 2008, is a novel mode of energy coupling in anaerobic bacteria and archaea. The complex of electron-transferring flavoprotein and butyryl-CoA dehydrogenase (Etf/Bcd) mediates the reduction of crotonyl-CoA (E0′=10 mV) by NADH (E0′= 320 mV) only in presence of ferredoxin (E0′= 420 mV). During electron bifurcation, the two electrons from NADH find their destination in two different directions; one goes exergonicllay to crotonyl-CoA and the other moves endergonically to ferredoxin. Repetition of this process yields butyryl-CoA and a second reduced ferredoxin. The latter reduces either protons to give hydrogen via a soluble hydrogenase or NAD+ via the membrane-bound ferredoxin-NAD+ reductase (Rnf). The thereby formed electrochemical Na+-gradient is used for ATP synthesis. In this thesis, I have studied the dissociable Etf/Bcd complex from Acidaminococcus fermentans. The crystal structure of the heterodimeric Etf revealed the presence two FAD molecules, each bound to one subunit. NAD+ binds near the FAD of the smaller β-subunit (-FAD). Upon stepwise addition of NADH to Etf, first the FAD of the α-subunit (α-FAD) was reduced to FADH via the stable anionic semiquinone (α-FAD•). The second equivalent NADH reduced -FAD.In the presence of Bcd, reduction to α-FAD• required a whole equivalent of NADH. During the bifurcation process, stepwise addition of Etf to Bcd increased the rate of NADH oxidation until a molar ratio of Etf:Bcd (tetramer) = 2 was reached. The non-dissociable clostridial Bcd/Etf complexes have the same composition. The optimal ratio of ferredoxin: Etf: tetrameric Bcd in the presence of hydrogenase was 4:2:1, suggesting that under steady state conditions ferredoxin shuttles between the semireduced (Fd─) and completely reduced states (Fd2─). Our postulated mechanism of electron bifurcation starts with the reduction of -FAD by NADH to FADH. Then α-FAD, which is located on a flexible domain, approaches and takes one electron to yield the stabilized semiquinone α-FAD•. The remaining highly reactive electron on -FADH• is not stabilized and immediately reduces ferredoxin. The α-FAD• transfers its electron further to Bcd. After repetition of the bifurcation, a second reduced ferredoxin is formed and Bcd gets a second electron to reduce crotonyl-CoA. FurtherI illustrate that the brownish ferredoxin can be replaced by the bright yellow flavodoxin in the bifurcation process. The colorless hydroquinone of flavodoxin (E0′= 420 mV) can be reoxidized by NAD+ via Rnf to its blue semiquinone form (E0′= 60 mV) and thus shuttles between the semiquinone and hydroquinone forms. I also investigated the very similar bifurcating Etf/Bcd complex from Megasphaera elsdenii. In older studies, an apparent reduction of crotonyl-CoA by NADH was achieved without the need of ferredoxin. I found that under aerobic conditions oxygen fulfilled the need of ferredoxin and was reduced to hydrogen peroxide (H2O2). The up to 50% inhibition of the rate of NADH oxidation by superoxide dismutase suggested that the slow reduction of oxygen to superoxide (O2•) was followed by a fast reduction of O2• to H2O2. Interestingly, the same rates of NADH oxidation were observed by replacing crotonyl-CoA with butyryl-CoA. We propose an oxidation of butyryl-CoA by oxygen followed by the bifurcating reduction of crotonyl-CoA by NADH. Hence, under air and in the presence of catalytic amounts of crotonyl-CoA or butyryl-CoA, Etf/Bcd acts as NADH oxidase