Milchsäuregärung

Einführung in die Biochemie
Gärung – anaerober Abbau
Gärungen sind ATP liefernde Energiestoffwechsel, die ohne Sauerstoff als
Oxidationsmittel ablaufen.
Ein Grund zur Nutzung der Gärung kann ein plötzlich anstehender Bedarf an rasch
verfügbarerer Energie sein, wie in den Muskeln bei intensiver körperlicher Betätigung.
Gärungsprozesse können schneller auf hohe Energieumsätze beschleunigt werden,
weil kein Sauerstoff herangeholt und präpariert werden muss. Alle benötigten Stoffe
stehen zur Verfügung.
Freier Sauerstoff ist ein Zellgift!
Bis zur Stufe der Brenztraubensäure (Glykolyse) verlaufen alle Gärungen einheitlich.
Danach unterscheidet man mehrere Varianten, von denen die Milchsäuregärung und
die alkoholische Gärung für den Menschen wichtig sind.
13
Einführung in die Biochemie
Gärung – anaerober Abbau
Gärung ist die Form der Dissimilation, die unter anaeroben Bedingungen abläuft.
Energiereiche organische Stoffe werden zu energieärmeren organischen Stoffen
abgebaut.
Gärungsart
Ausgangsstoff
Produkt
Nutzung
Alkoholische
Gärung
Glucose
Ethanol,
Kohlenstoffdioxid
Wein und Bier
brauen, Backen
Milchsäuregärung
Glucose
Milchsäure (Lactat)
Käsereifung
Essigsäuregärung
Ethanol
Essigsäure
Speiseessigherstellu
ng
Fäulnis
Eiweiß
Schwefelwasserstoff Zersetzung von Tier
Ammoniak
und Pflanzenresten
Verwesung
Eiweiß
Kohlenstoffdioxid,
Wasser, Ammoniak
Humusbildung
14
Einführung in die Biochemie
Gärung – anaerober Abbau
Milchsäuregärung
Die Milchsäuregärung läuft unter anderen anaeroben Bedingungen in der Muskelzelle
ab. Dabei wird Pyruvat enzymatisch unter Verbrauch von NADH zu Milchsäure bzw.
Lactat abgebaut.
O
C
O-
NADH + H+
NAD+
H3C
C
H3C
Pyruvat
(reduzierte Form der
Brenztraubensäure) O
C6H12O6 + 2 ADP + 2 P
OH
C
H
O
C
O-
Lactat
Milchsäure
2 CH3-CHOH-COOH + 2 ATP
Auch bei der Milchsäuregärung ergibt sich der Energiegewinn aus der Bildung von 2 mol ATP,
die bei der Glykolyse gebildet werden.
15
Einführung in die Biochemie
Gärung – anaerober Abbau
Milchsäuregärung
Die Skelettmuskulatur verwendet diesen Stoffwechselweg, wenn die Muskeln nicht
ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden können. Dabei droht eine Übersäuerung
von Blut und Muskulatur. Milchsäure wird deswegen auf verschiedene Arten vom
Körper wieder abgebaut. Kann der Abbau nicht mit dem Aufbau mithalten, kommt es
zum Muskelkater.
Bei Milchsäurebakterien ist die Milchsäure das Endprodukt ihres Stoffwechsels. Wir
nutzen die Bakterien z. B. zur Herstellung von Joghurt, Käse und Buttermilch oder
auch zur Herstellung von Sauerkraut. Das Sauerwerden der Produkte trägt zur
Konservierung bei, da es die Fäulnis verhindert.
16