Milchsäuregärung

Bei der Milchsäuregärung durch Milchsäurebakterien werden Kohlenhydrate wie Glucose abgebaut. Dabei entstehen Energie und Lactat.


Hintergrund

Die Milchsäuregärung ist eine Form der sauerstoffarmen Energiegewinnung. Man findet diesen Prozess bei Milchsäurebakterien und in der Muskulatur.

Funktion

Gärungsprozesse sind ziemlich ineffizient, weil sie nur zwei Moleküle ATP liefern.

Sie dienen daher oft nur als Ersatz für die Zellatmung, wenn mal kein Sauerstoff vorhanden ist. Durch Gärungsprozesse wird \text{NADH} + 2 \ \text{H}^+NADH+2H+\text{NADH} + 2 \ \text{H}^+ wieder zu \text{NAD}^+NAD+\text{NAD}^+ regeneriert.

Damit wird sichergestellt, dass zumindest die Glykolyse aufrechterhalten wird.

Das ist z.B. für kurze und starke Belastungen der Muskulatur wichtig.

Ablauf

Gärungen werden unterteilt in die Glykolyse und die eigentlichen Gärung.

Glykolyse

Die Glykolyse findet im Zytoplasma statt. Hier wird Glucose zu Pyruvat (Brenztraubensäure) abgebaut.

\begin{aligned} & \text{C}_6\text{H}_{12} \text{O}_6 + 2 \ \text{NAD}^+ + 2 \ \text{ADP} + 2 \ \text{P}_\text{i} \xrightarrow{} 2 \ && \text{C}_3\text{H}_4\text{O}_3 + 2 \ \text{NADH} + 2 \ \text{H}^+ + 2 \ \text{ATP} \\ & \text{Glucose} && \text{Pyruvat} \end{aligned}C6H12O6+2NAD++2 ADP+2Pi2C3H4O3+2 NADH+2H++2 ATPGlucosePyruvat\begin{aligned} & \text{C}_6\text{H}_{12} \text{O}_6 + 2 \ \text{NAD}^+ + 2 \ \text{ADP} + 2 \ \text{P}_\text{i} \xrightarrow{} 2 \ && \text{C}_3\text{H}_4\text{O}_3 + 2 \ \text{NADH} + 2 \ \text{H}^+ + 2 \ \text{ATP} \\ & \text{Glucose} && \text{Pyruvat} \end{aligned}

Hier entstehen:

  • 2 ATP (Energie)
  • 2 \ \text{NADH + H}^+2NADH + H+2 \ \text{NADH + H}^+ (Gebundener Wasserstoff)

Der gebundene Wasserstoff wird im zweiten Schritt, der eigentlichen Gärung benötigt. Hier wird \textbf{NAD}^+NAD+\textbf{NAD}^+ regeneriert.

Die Produkte der Glykolyse werden auch für die Zellatmung genutzt!

Milchsäuregärung

In der Milchsäuregärung reagiert Pyruvat zu Lactat. Dabei nimmt es den Wasserstoff der beiden \text{NADH} + \text{H}^+NADH+H+\text{NADH} + \text{H}^+ aus der Glykolyse auf.

Die Formel lautet:

\begin{aligned} & \text{C}_3 \text{H}_4 \text{O}_3 + \text{NADH} + \text{H}^+ \xrightarrow{} && \text{C}_3 \text{H}_6 \text{O}_3 + \text{NAD}^+ \\ & \text{Pyruvat} && \text{Lactat} \end{aligned}C3H4O3+NADH+H+C3H6O3+NAD+PyruvatLactat\begin{aligned} & \text{C}_3 \text{H}_4 \text{O}_3 + \text{NADH} + \text{H}^+ \xrightarrow{} && \text{C}_3 \text{H}_6 \text{O}_3 + \text{NAD}^+ \\ & \text{Pyruvat} && \text{Lactat} \end{aligned}

Abbau von Lactat

Das Lactat gelangt über den Blutkreislauf in die Leber. Dort wird es wieder zu Pyruvat abgebaut und für den Citratzyklus oder den Aufbau von Glykogen genutzt.


Brennen in den Muskeln

Es kursiert die Annahme, dass das beim Sport gebildete Laktat für den Muskelkater verantwortlich sei. Allerdings wurde das widerlegt.

Hauptgrund dafür sind winzige Risse in den Muskelfasern, die durch die Belastung entstehen.

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Einflussfaktoren der Gärung

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