Alkoholische Gärung
Synonym: Ethanol-Gärung, Alkoholgewinnung, Alkohol-Gärung
Definition und biologische Bedeutung
Die alkoholische Gärung bezeichnet den biochemischen Stoffwechselweg der Umsetzung von Kohlenhydraten, vor allem Glucose, unter anaeroben Bedingungen zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid. Der Stoffwechselweg wird zumeist nur unter anoxischen Zuständen vorübergehend durch Mikroorganismen verwendet, wenn die normale Zellatmung (Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette) durch Fehlen des Elektronenakzeptors Sauerstoff nicht durchführbar ist.
Ethanol ist der für uns bekannte Trinkalkohol und kann über die Leber abgebaut werden; er findet aber auch Einsatz bei der Flächendesinfektion, Wundbehandlung oder bei verschiedenen Labormethoden. Ethanol zeichnet sich als polares Lösungsmittel durch eine kurze Kohlenstoffkette und einer einflussreichen Hydroxy-Gruppe aus.
Biochemischer Vorgang
Am Beispiel der Alpha-D-Glucose erfolgt eine Umsetzung durch die typischen Enzyme der Glykolyse zu Pyruvat, dem Salz der Brenztraubensäure. Bis zu diesem Schritt läuft auch die normale Glykolyse ab. Pyruvat wird anschließend durch die Pyruvatdecarboxylase decarboxyliert, das heißt, es kommt zur Abspaltung von Kohlenstoffdioxid unter Aufnahme eines Protons. Es wird Acetalaldehyd gebildet. Acetalaldehyd wird anschließend durch die Alkoholdehydrogenase über eine NADH+H gekoppelte Oxidation zu Ethanol reduziert. Das Endprodukt ist Ethanol.
Energiebilanz
Es erfolgt rein die Glykolyse mit ATP-Bildung durch Substratphosphorylierung. Sie liefert pro Molekül Glucose 2 Moleküle ATP und damit im Vergleich zu aeroben Bedingungen von 38 ATP pro Glucosemolekül deutlich weniger Energie.
Beispiel
- Bäckerhefe: Saccharomyces cerevisiae