Die Milchsäuregärung ist ein Stoffwechselprozess, der zur Energiegewinnung dient. Die Milchsäuregärung findet unter anaeroben Bedingungen statt, d. h. ohne den Verbrauch von Sauerstoff.
Der Prozess ist bei tierischen Zellen ein alternativer Stoffwechselweg zur aeroben Zellatmung. Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, wird Pyruvat (Brenztraubensäure) aus der Glykolyse zu Lactat abgebaut.
Gärungen allgemein
Bei Gärungen denkst Du an faule Gerüche? Nicht nur! In der Stoffwechselbiologie sind Gärungen Prozesse, bei denen organisches Material unter Energiegewinnung enzymatisch abgebaut wird. Wichtig zu wissen ist, dass bei Gärungen kein Sauerstoff vorhanden bzw. beteiligt ist!
Gärungen laufen also immer nur unter anaeroben Bedingungen ab. Meistens sind es anaerobe Mikroorganismen, die Gärungen zur Energiegewinnung nutzen.
Milchsäuregärung Definition
Die Milchsäuregärung kann zwischen einer homofermentative und einer heterofermentative Gärung unterschieden werden.
Bei der homofermentativen Milchsäuregärung wird Glucose zu Milchsäure abgebaut.
Bei der Heterofermentativen wird Glucose zu Laktat, Kohlenstoffdioxid und Ethanol abgebaut.
Im Körper wird Glucose zu Lactat, dem Salz der Milchsäure, abgebaut. Die Milchsäuregärung läuft aber nicht nur in im Körper ab, sondern es gibt viele Mikroorganismen, vor allem Milchsäurebakterien, die diese Art der Gärung durchführen. Beim Menschen läuft die Milchsäuregärung aber nur ab, wenn zu der Zeit kein Sauerstoff vorhanden ist, denn die aerobe Zellatmung ist wesentlich effektiver für die Energiegewinnung.
Milchsäurebakterien sorgen beispielsweise für die Fermentation von Käse und Quark.
Im menschlichen Körper spielt die Milchsäuregärung bei hoher körperlicher Belastung eine große Rolle. Bei hoher körperlicher Belastung entsteht in den Muskelzellen kurzfristig eine sogenannte Sauerstoffschuld, weshalb Muskelzellen vorübergehend aus Glucose Lactat produzieren, um ATP generieren zu können.
Die Sauerstoffschuld ist ein Sauerstoffdefizit, das bei starken körperlichen Belastungen wie z. B. einem Sprint entsteht. Der Körper kann nicht so viel Sauerstoff aufnehmen, wie er verbraucht, um Energie bereitzustellen. Bei einem Sauerstoffdefizit wechselt der Körper auf anaerobe Stoffwechselwege, um Energie für die Ausführung der Belastung bereitzustellen.
Ein Sauerstoffdefizit geht also immer mit der Bildung von Lactat einher. Das Defizit wird dann nach der Belastung wieder ausgeglichen und das entstandene Lactat im Muskel wird abgebaut. Eine Sauerstoffschuld besteht also kurz nach einer hohen körperlichen Belastung.
Milchsäuregärung – Ort
Die Milchsäuregärung kann zum einen beim Menschen in Muskelzellen stattfinden, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist. Zum anderen betreiben viele Mikroorganismen Milchsäuregärung. Beispiele für solche Mikroorganismen sind Milchsäurebakterien und Bifidobakterien. Die Milchsäuregärung findet im Cytosol bzw. Cytoplasma statt.
Wahrscheinlich möchte dein Lehrer*in eher den Ablauf der homofermentativen Milchsäuregärung von Dir wissen. Daher konzentriert sich dieser Artikel auf die homofermentative Milchsäuregärung.
Homofermentative Milchsäuregärung – Ablauf
Der vorausgehende Prozess für die homofermentative Milchsäuregärung ist die Glykolyse. Dabei wird Glucose zu Pyruvat abgebaut. Unter aeroben Bedingungen würde eine Umwandlung und Acetyl-CoA stattfinden, was dann in den Citratzyklus der Zellatmung mündet.
Die homofermentative Milchsäuregärung findet in der Matrix der Mitochondrien statt.
Formel – Milchsäuregärung Reaktionsgleichung
Die Milchsäuregärung Reaktionsgleichung lautet:
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(
).
Pyruvat wird mithilfe von Coenzym 
zu Lactat reduziert. Dabei gibt 
seine Wasserstoffatome an Pyruvat ab, wodurch Lactat entsteht. Jetzt kannst Du Dir vielleicht schon denken, dass Pyruvat und Lactat beides 
-Körper sind. Das kannst Du in Abbildung 1 an der Strukturformel nachverfolgen. Die Carboxylgruppe (
) wird zu einer Hydroxylgruppe (
). Das Enzym, das die Reaktion von Pyruvat zu Lactat katalysiert, ist die Lactatdehydrogenase.
Summengleichung – Milchsäuregärung & Glykolyse
Heterofermentative Milchsäuregärung
Die heterofermentative Milchsäuregärung unterscheidet sich von der homofermentativen Milchsäuregärung, da erstere auch Ethanol, Essigsäure und Kohlendioxid als Endprodukte hervorbringt. Die heterofermentative Milchsäuregärung findet statt, wenn Milchsäurebakterien das zur homofermentativen Milchsäuregärung nötige Enzym nicht besitzen.
Milchsäuregärung - Das Wichtigste
- Die Milchsäuregärung ist ein Stoffwechselprozess, der zur Energiegewinnung dient.
- Sie läuft nur unter anaeroben Bedingungen ab.
- Bei der homofermentativen Milchsäuregärung wird Pyruvat zu Lactat reduziert.
ist bei dieser Reaktion das Coenzym.- Das Enzym, das diese Reaktion katalysiert heißt Laktatdehydrogenase.
wird bei der Reaktion wieder zu 
oxidiert und wird bei der Glykolyse zum Abbau von Glucose zu Pyruvat wieder eingesetzt.- Bei der Milchsäuregärung allein wird kein ATP gebildet. Es sichert aber den weiteren Ablauf der Glykolyse, wobei pro Molekül Glucose 2 Moleküle ATP entstehen.
- Die heterofermentative Milchsäuregärung findet statt, wenn Milchsäurebakterien das zur homofermentativen Milchsäuregärung nötige Enzym nicht besitzen.
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