Unterschied zwischen Milchsäure und alkoholischer Fermentation

Hauptunterschied - Milchsäure vs. alkoholische Fermentation

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

Wichtige Bereiche

1. Was ist Milchsäuregärung?
     - Definition, Mechanismus, Bedeutung
2. Was ist alkoholische Fermentation?
     - Definition, Mechanismus, Bedeutung
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen Milchsäure und alkoholischer Fermentation?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Milchsäure und alkoholischer Fermentation?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

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

Was ist Milchsäuregärung?

Unter Milchsäuregärung versteht man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glukose in den Metaboliten umgewandelt wird: Laktat und zelluläre Energie. Im Allgemeinen wird die Milchsäuregärung durch Bakterien wie z Lactobacillus einund Hefe. Es erfolgt in zwei großen Schritten: Glykolyse und Fermentation. Sowohl die Glykolyse als auch die Milchsäuregärung erfolgen im Zytosol. Die Glykolyse ist der erste Schritt sowohl der Milchsäure- als auch der alkoholischen Gärung. Während der Glykolyse werden Hexosezucker in zwei Pyruvatmoleküle zerlegt. Pyruvat besteht aus drei Kohlenstoffmolekülen. Auf diese Weise werden zwei NADH-Moleküle und vier ATP-Moleküle hergestellt. Da zwei ATP-Moleküle vom Prozess selbst verbraucht werden, beträgt die Nettoausbeute an ATP bei der Fermentation zwei. Der Prozess der Milchsäuregärung ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Milchsäuregärung

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

Homolaktische Fermentation

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

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CHOHCOOH

Heterolaktische Fermentation

Bei der heterolaktischen Fermentation werden Milchsäure, Ethanol und Kohlendioxid mit Hilfe von Lactatdehydrogenase- und Pyruvatdecarboxylaseenzymen hergestellt. Die chemische Reaktion der heterolaktischen Fermentation ist unten gezeigt.

C₆H₁₂O₆ → CH₃CHOHCOOH + C₂H₅OH + CO₂

Muskelzellen werden normalerweise in Gegenwart von Sauerstoff aerob beatmet. Wenn jedoch die Sauerstoffversorgung schlecht ist, werden sie einer Milchsäuregärung unterzogen. Dies kann aufgrund extremen Trainings oder starker Belastung auftreten. Muskelzellen durchlaufen eine Milchsäuregärung, um schnellere Energieanforderungen zu erfüllen. Die Produktion von Milchsäure in den Muskeln kann Krämpfe oder Steifheit in den Muskeln verursachen. Die Struktur eines Milchsäuremoleküls ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Milchsäure

Die Milchsäuregärung findet in der Lebensmittelindustrie breite Anwendung. Lactobacillus-Arten werden zur Herstellung von Joghurt, Käse, Sauerkraut und Kefir verwendet und verleihen den Nahrungsmitteln einen sauren Geschmack.

Was ist alkoholische Fermentation?

Unter alkoholischer Fermentation versteht man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glucose in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt wird. Es wird hauptsächlich von Hefe und einigen anderen Bakterien durchgeführt. Die alkoholische Gärung findet auch im Cytosol unter Ausschluss von Sauerstoff statt. Die bei der Glykolyse erzeugten zwei Pyruvatmoleküle werden in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt. Das Schicksal des Pyruvats in der alkoholischen Gärung ist in gezeigt Figur 3.

Abbildung 3: Alkoholische Fermentation

Die Umwandlung von Pyruvat in Ethanol und Kohlendioxid erfolgt in zwei Schritten. Die erste Reaktion wird durch das Enzym Pyruvatdecarboxylase katalysiert, während die zweite Reaktion durch die Alkoholdehydrogenase katalysiert wird. Die Netto-ATP-Produktion ist sowohl bei der Milchsäure- als auch bei der alkoholischen Fermentation gleich, da die zweite Reaktion beider Prozesse kein ATP ergibt. Die zwei durch Glykolyse hergestellten NADH-Moleküle werden im zweiten Schritt sowohl bei der Milchsäure- als auch bei der alkoholischen Fermentation verwendet. Alkoholische Gärung wird beim Brotbacken verwendet. Das durch alkoholische Gärung erzeugte Kohlendioxid lässt das Brot steigen. Alkoholische Gärung wird auch bei der Herstellung von alkoholischen Getränken wie Wein, Bier, Whisky, Wodka und Rum verwendet.

Ähnlichkeiten zwischen Milchsäure und alkoholischer Fermentation

• Milchsäure und alkoholische Gärung sind zwei Arten anaerober Atmungsmechanismen.
• Sowohl die Milchsäure als auch die alkoholische Gärung sind katabolische Prozesse.
• Sowohl die Milchsäure als auch die alkoholische Gärung benötigen keinen Sauerstoff.
• Sowohl Milchsäure als auch alkoholische Gärung finden im Zytosol statt.
• Sowohl die Milchsäure als auch die alkoholische Gärung zerlegen Glucosemoleküle in zwei Pyruvatmoleküle.
• Sowohl die Milchsäure als auch die alkoholische Gärung erfolgen in zwei Schritten: Der erste Schritt der Milchsäure und der alkoholischen Gärung ist die Glykolyse.
• Sowohl Milchsäure als auch alkoholische Gärung erzeugen Wärme.
• Sowohl Milchsäure als auch alkoholische Fermentation produzieren vier ATP-Moleküle.
• Der Netto-ATP-Gewinn beträgt sowohl bei der Milchsäure- als auch bei der alkoholischen Gärung zwei.
• Die beiden NADH-Moleküle, die bei der Glykolyse erzeugt werden, werden im zweiten Schritt sowohl der Milchsäure- als auch der alkoholischen Fermentation verwendet.
• Sowohl die Milchsäure als auch die alkoholische Gärung sind im Vergleich zur aeroben Atmung weniger effizient bei der ATP-Produktion.

Unterschied zwischen Milchsäure und alkoholischer Fermentation

Definition

Milchsäure-Fermentation: Unter Milchsäuregärung versteht man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glukose in den Metaboliten umgewandelt wird: Laktat und zelluläre Energie.

Alkoholische Gärung: Unter alkoholischer Fermentation versteht man einen Stoffwechselprozess, bei dem Glucose in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt wird.

Auftreten

Milchsäure-Fermentation: Milchsäuregärung erfolgt in Lactobacillus-Arten, Hefe und Muskelzellen.

Alkoholische Gärung: Alkoholische Gärung findet in Hefe und anderen Mikroorganismen statt.

Produkte

Milchsäure-Fermentation: Milchsäuregärung erzeugt Milchsäuremoleküle aus dem Pyruvat.

Alkoholische Gärung: Bei der alkoholischen Gärung werden aus dem Pyruvatmolekül Ethanol und Kohlendioxid gewonnen.

Enzyme

Milchsäure-Fermentation: Lactatdehydrogenase und Pyruvatdecarboxylase sind die beiden an der Milchsäuregärung beteiligten Enzyme.

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

In der Lebensmittelindustrie

Milchsäure-Fermentation: Die Milchsäuregärung wird bei der Herstellung von Joghurt und Käse verwendet.

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

Fazit

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

Referenz:

1. "Milchsäuregärung". BiologieWeise hier erhältlich.
2. "Glykolyse und alkoholische Fermentation". Das Institut für Schöpfungsforschung ist hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "Abbildung 07 05 02" von CNX OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
2. "Milchsäure-Skelett" von NEUROtiker - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia
3. "Pyruvate decarb 1" Von Cwernert bei en.wikipedia - Von en.wikipedia nach Ronhjones an Commons übertragen. (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia