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Milchsäuregärung

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Biologie

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.

Ort der Milchsäuregärung

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 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 Milchsäuregärung findet in der Matrix der Mitochondrien statt.

Milchsäuregärung Reaktionsgleichung

Reaktionsgleichung der Milchsäuregärung Milchsäuregärung StudySmarter

(Reaktionsgleichung der Milchsäuregärung Milchsäuregärung StudySmarter).

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.

Ablauf der Milchsäuregärung Milchsäuregärung, StudySmarterAbbildung 1: Ablauf der MilchsäuregärungQuelle: Purves, Biologie, 7. Auflage, 2006 Elsevier

Wie du in Abbildung 1 erkennen kannst, wird das Coenzym wieder für die Glykolyse benötigt. Bei der Reaktion von Pyruvat zu Lactat wird kein ATP gebildet. Warum trägt die Milchsäuregärung dann zur Energiegewinnung bei?

Der Zweck ist vor allem, die Glykolyse am Laufen zu halten, indem immer wieder zur Verfügung gestellt wird. Somit kann die Glykolyse weiter ablaufen und es entstehen insgesamt 2 ATP Moleküle.

Bilanz der Glykolyse und Milchsäuregärung

Bilanz der Milchsäuregärung Milchsäuregärung StudySmarter

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.

Milchsäuregärung

Die Milchsäuregärung läuft unter anaeroben Bedingungen, d. h. ohne Sauerstoff, ab. Pyruvat aus der Glykolyse wird bei der homofermentativen Milchsäuregärung zu Lactat umgewandelt.

Das Salz der Milchsäure wird gebildet, wenn kein Sauerstoff zur Verfügung steht, weil dann die aerobe Zellatmung und der Citratzyklus nicht ablaufen können.

Die Milchsäuregärung ist die Umwandlung von Pyruvat zu Lactat in der Matrix der Mitochondrien. Sie ist ein Teil der anaeroben Zellatmung.

Die Milchsäuregärung setzt nach der Glykolyse ein, wenn kein Sauerstoff mehr vorhanden ist.

Finales Milchsäuregärung Quiz

Frage

Wo findet die Milchsäuregärung statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Milchsäuregärung findet in der Matrix der Mitochondrien statt.


Frage anzeigen

Frage

Wie viel Energie entsteht bei der Milchsäuregärung?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Milchsäuregärung an sich entsteht kein ATP, allerdings werden bei der vorausgehenden Glykolyse 2 ATP gebildet.

Frage anzeigen

Frage

Wie heißt das Enzym, das die Milchsäuregärung katalysiert?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Enzym, das diese Reaktion katalysiert heißt Lactatdehydrogenase.

Frage anzeigen

Frage

In welchen Geweben/Zellen findet die Milchsäuregärung statt?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Bei menschlichen Muskelzellen
  • Bei Bakterien, wie z.B. Milchsäurebakterien
Frage anzeigen

Frage

Wann findet die Milchsäuregärung statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei menschlichen Muskelzellen findet die Milchsäuregärung statt, wen nicht genügend Sauerstoff für die Energiebereitstellung vorhanden ist.

Bei Milchsäurebakterien zum Beispiel dient die Milchsäuregärung zur Energiegewinnung im Stoffwechsel.

Frage anzeigen

Frage

Welche Lebensmittel werden mit der Hilfe von Milchsäurebakterien produziert?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Sauermilchprodukte wie Kefir und Joghurt
  • Sauerkraut
Frage anzeigen

Frage

Warum ist die Milchsäuregärung wichtig für die Glykolyse? 

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der Milchsäuregärung wird das Coenzym NAD+ wieder regeneriert, was für die Glykolyse unabdingbar ist. Die Milchsäuregärung ist also wichtig, damit die Glykolyse weiter ablaufen kann. Dadurch wird eine geringe Menge an Energie in Form von ATP stetig bereitgestellt.

Frage anzeigen

Frage

Welcher Stoff ist ein Endprodukt der heterofermentativen Milchsäuregärung?

Antwort anzeigen

Antwort

Laktat

Frage anzeigen

Frage

Welcher Stoff ist ein Endprodukt der homofermentativen Milchsäuregärung?

Antwort anzeigen

Antwort

Ethanol

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