Hauptunterschied – Milchsäure vs. alkoholische Gärung

Milchsäuregärung und alkoholische Gärung sind zwei Arten von anaeroben Beatmungsmethoden. Daher benötigen sowohl Milchsäure als auch alkoholische Gärung keinen Sauerstoff. Die Hauptunterschied zwischen Milchsäure und alkoholischer Gärung ist das Milchsäuregärung produziert Milchsäuremoleküle aus Pyruvat, während alkoholische Gärung Ethylalkohol und Kohlendioxid produziert. Die alkoholische Gärung von Hefe wird in der Lebensmittelindustrie zur Herstellung von Wein und Bier verwendet. Die Milchsäuregärung findet in den Muskelzellen statt, wenn ihnen der Sauerstoff ausgeht.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist Milchsäurefermentation? – Definition, Mechanismus, Bedeutung 2. Was ist alkoholische Gärung? – Definition, Mechanismus, Bedeutung 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Milchsäure und alkoholischer Gärung? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Milchsäure und alkoholischer Gärung? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Alkoholische Gärung, anaerobe Atmung, Kohlendioxid, Zytosol, Glukose, heterolaktische Gärung, homolaktische Gärung, Milchsäuregärung, Pyruvat

Was ist Milchsäuregärung

Unter Milchsäuregärung versteht man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glukose in den Metaboliten Laktat und Zellenergie umgewandelt wird. Im Allgemeinen wird die Milchsäuregärung durch Bakterien wie Lactobacillus und Hefe durchgeführt. Sie erfolgt in zwei Hauptschritten: Glykolyse und Fermentation. Sowohl die Glykolyse als auch die Milchsäuregärung finden im Zytosol statt. Die Glykolyse ist der erste Schritt sowohl der Milchsäure- als auch der alkoholischen Gärung. Bei der Glykolyse werden Hexosezucker in zwei Pyruvatmoleküle zerlegt. Pyruvat besteht aus drei Kohlenstoffmolekülen. Bei diesem Verfahren werden zwei NADH-Moleküle und vier ATP-Moleküle hergestellt. Da durch den Prozess selbst zwei ATP-Moleküle verbraucht werden, beträgt die Nettoausbeute an ATP zwei bei der Fermentation. Der Prozess der Milchsäuregärung ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Milchsäurefermentation

Im Zytosol können zwei Arten von Milchsäurefermentationen auftreten. Sie sind homolaktische Gärung und heterolaktische Gärung.

Homolaktische Fermentation

Bei der homolaktischen Fermentation werden durch die Wirkung des Enzyms Lactatdehydrogenase zwei Milchsäuremoleküle erzeugt. Die chemische Reaktion für die homolaktische Gärung ist unten gezeigt.

C₆h₁₂Ö₆ → 2 CH₃CHOHCOOH

Heterolaktische Fermentation

Bei der heterolaktischen Fermentation werden Milchsäure, Ethanol und Kohlendioxid mit Hilfe sowohl der Lactat-Dehydrogenase- als auch der Pyruvat-Decarboxylase-Enzyme hergestellt. Die chemische Reaktion der heterolaktischen Fermentation wird unten gezeigt.

C₆h₁₂Ö₆ → CH₃CHOHCOOH + C₂h₅OH + CO₂

Muskelzellen durchlaufen typischerweise eine aerobe Atmung in Gegenwart von Sauerstoff. Bei schlechter Sauerstoffversorgung werden sie jedoch einer Milchsäuregärung unterzogen. Dies kann durch extremes Training oder starke Anstrengung auftreten. Muskelzellen werden einer Milchsäuregärung unterzogen, um einen schnelleren Energiebedarf zu decken. Die Produktion von Milchsäure in den Muskeln kann Krämpfe oder Steifheit in den Muskeln verursachen. Die Struktur eines Milchsäuremoleküls ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Milchsäure

Die Milchsäuregärung hat ein breites Anwendungsspektrum in der Lebensmittelindustrie. Lactobacillus spps werden bei der Herstellung von Joghurt, Käse, Sauerkraut, Kefir verwendet und verleihen Lebensmitteln einen sauren Geschmack.

Was ist alkoholische Gärung?

Als alkoholische Gärung bezeichnet man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glucose in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt wird. Es wird hauptsächlich von Hefen und einigen anderen Bakterien durchgeführt. Die alkoholische Gärung findet auch im Zytosol in Abwesenheit von Sauerstoff statt. Die beiden bei der Glykolyse entstehenden Pyruvatmoleküle werden in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt. Das Schicksal des Pyruvats bei der alkoholischen Gärung ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3: Alkoholische Gärung

Die Umwandlung von Pyruvat in Ethanol und Kohlendioxid erfolgt in zwei Schritten. Die erste Reaktion wird durch das Enzym Pyruvat-Decarboxylase katalysiert, während die zweite Reaktion durch die Alkohol-Dehydrogenase katalysiert wird. Die Netto-ATP-Produktion ist sowohl bei der Milchsäure- als auch bei der alkoholischen Gärung gleich, da die zweite Reaktion beider Prozesse kein ATP ergibt. Die beiden durch die Glykolyse produzierten NADH-Moleküle werden im zweiten Schritt sowohl bei der Milchsäure- als auch bei der alkoholischen Gärung verwendet. Beim Brotbacken wird alkoholische Gärung verwendet. Die bei der alkoholischen Gärung entstehende Kohlensäure lässt das Brot aufgehen. Die alkoholische Gärung wird auch bei der Herstellung von alkoholischen Getränken wie Wein, Bier, Whisky, Wodka und Rum verwendet.

Ähnlichkeiten zwischen Milchsäure und alkoholischer Fermentation

Unterschied zwischen Milchsäure und alkoholischer Gärung

Definition

Milchsäuregärung: Unter Milchsäuregärung versteht man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glukose in den Metaboliten Laktat und Zellenergie umgewandelt wird.

Alkoholische Gärung: Als alkoholische Gärung bezeichnet man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glucose in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt wird.

Auftreten

Milchsäuregärung: Milchsäuregärung findet in Lactobacillus spps, Hefe und Muskelzellen statt.

Alkoholische Gärung: Die alkoholische Gärung erfolgt in Hefe und anderen Mikroorganismen.

Produkte

Milchsäuregärung: Bei der Milchsäuregärung entstehen aus dem Pyruvat Milchsäuremoleküle.

Alkoholische Gärung: Alkoholische Gärung produziert Ethanol und Kohlendioxid aus dem Pyruvat-Molekül.

Enzyme

Milchsäuregärung: Lactatdehydrogenase und Pyruvatdecarboxylase sind die beiden Enzyme, die an der Milchsäuregärung beteiligt sind.

Alkoholische Gärung: Pyruvatdecarboxylase und Alkoholdehydrogenase sind die beiden Enzyme, die an der alkoholischen Gärung beteiligt sind.

In der Lebensmittelindustrie

Milchsäuregärung: Milchsäuregärung wird bei der Herstellung von Joghurt und Käse verwendet.

Alkoholische Gärung: Die alkoholische Gärung wird bei der Herstellung von Brot, Bier, Wein und Essig verwendet.

Abschluss

Milchsäure und alkoholische Gärung sind zwei Mechanismen, die an der Atmung in Abwesenheit von Sauerstoff beteiligt sind. Beide Fermentationsarten finden im Zytosol statt. Die Glykolyse ist der erste Schritt sowohl der Milchsäure- als auch der alkoholischen Gärung, bei der Pyruvat entsteht. Milchsäuregärung produziert Milchsäuremoleküle aus Pyruvat, während alkoholische Gärung Ethanol und Kohlendioxid aus Pyruvat produziert. Der Hauptunterschied zwischen Milchsäure- und Alkoholgärung sind die Produkte jeder Gärung.

Referenz:

1. „Milchsäuregärung“. BiologyWise, hier verfügbar.2. "Glykolyse und alkoholische Fermentation." Das Institut für Schöpfungsforschung, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Abbildung 07 05 02“ von CNX OpenStax – (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia2. „Milchsäure-Skelett“ Von NEUROtiker – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia3. „Pyruvat decarb 1“ Von Cwernert bei en.wikipedia – Von en.wikipedia zu Commons von Ronhjones übertragen. (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia