Gärung und anaerobe Prozesse
Die anaerobe Zellatmung, auch als Gärung bekannt, tritt auf, wenn in Geweben zeitweise Sauerstoffmangel herrscht. In diesem Fall wird das in der Glykolyse gebildete Pyruvat zu anderen Endprodukten verarbeitet, da der übliche Wasserstoffakzeptor Sauerstoff fehlt.
Es gibt zwei Hauptformen der Gärung:
- Alkoholische Gärung
- Milchsäuregärung
Bei der alkoholischen Gärung wird aus Pyruvat nach Abspaltung von CO₂ zunächst Ethanal (Acetaldehyd) gebildet, welches dann zu Ethanol reduziert wird. Ethanol fungiert hier als Wasserstoffakzeptor.
Vocabulary: Ethanal, auch als Acetaldehyd bekannt, ist eine giftige Zwischenstufe bei der alkoholischen Gärung.
Die Milchsäuregärung ist besonders relevant für den menschlichen Stoffwechsel. Hier dient das aus der Glykolyse stammende Pyruvat als Oxidationsmittel und wird zu Lactat (Milchsäure) reduziert.
Definition: Bei der Oxidation werden Elektronen abgegeben, während bei der Reduktion Elektronen aufgenommen werden.
Die Milchsäuregärung spielt eine wichtige Rolle in der Muskelphysiologie. Bei intensiver körperlicher Aktivität, wenn der Sauerstoffbedarf der Muskeln nicht gedeckt werden kann, wird vermehrt Milchsäure gebildet.
Highlight: Eine hohe Laktatkonzentration führt zur Übersäuerung des Muskels, was sich als Brennen bemerkbar macht und letztendlich die Leistungsfähigkeit einschränkt.
Nach intensiver Belastung ist die Atemfrequenz erhöht, um mehr Sauerstoff aufzunehmen. Dies dient dazu, den ATP-Vorrat wieder aufzubauen und das angesammelte Laktat abzubauen.
Example: Bei einem Sprinter, der nach einem 100-Meter-Lauf noch lange nach Luft schnappt, ist dies ein Zeichen dafür, dass der Körper versucht, das angesammelte Laktat abzubauen und die Energiespeicher wieder aufzufüllen.
Die Energiebilanz der anaeroben Gärung ist deutlich geringer als die der aeroben Zellatmung. Während bei der vollständigen Oxidation von Glucose bis zu 38 ATP-Moleküle entstehen können, liefert die Gärung nur 2 ATP pro Glucose-Molekül.
Quote: "ATP ist die Energiewährung der Zelle."
Abschließend ist zu erwähnen, dass die dritte Phosphatgruppe eines ATP-Moleküls mithilfe von Enzymen auf andere Moleküle übertragen werden kann, wodurch diese in einen energiereichen Zustand versetzt werden. Dies ist ein grundlegender Mechanismus, durch den ATP seine Funktion als Energieträger in der Zelle erfüllt.
