Gärung

Gärung, anaerobe Form der ⇒ Dissimilation; Abbau energiereicher organischer Verbindungen, insbesondere von Kohlenhydraten (daneben auch anderer organischer Substrate), bei Abwesenheit von freiem Sauerstoff unter Energiegewinn zu energieärmeren organischen Verbindungen. Ohne Sauerstoff wird das Produkt der Glykolyse, Pyruvat, nicht in den Citratzyklus eingeschleust, sondern zu organischen Endprodukten vergoren. Dabei wird der Wasserstoff des in der Glykolyse entstandenen NADH nicht wie bei der Endoxidation zu Wasser oxidiert, sondern auf Zwischenprodukte übertragen und diese zu den Endprodukten reduziert. Damit ist NAD⁺ wiederhergestellt. Da die bei der G. entstehenden Endprodukte noch verhältnismäßig energiereich sind, wird in ihr weniger Energie gewonnen als bei der Atmung. Insbesondere Mikroorganismen (verschiedene Bakterien, Hefen) gewinnen ihre Energie durch G., Zellen höherer Pflanzen und Tiere nur bei Sauerstoffmangel. Einige Beispiele:

    Alkoholische G.: Hefepilze (u.a. Gattung Saccharomyces) bauen Pyruvat unter Abspaltung von CO₂ zu Acetaldehyd ab; dieser wird zu Ethanol reduziert, wobei NADH zu NAD⁺ oxidiert wird. Haben die Hefepilze freien Sauerstoff zur Verfügung, oxidieren sie die Glucose vollständig.

    Milchsäureg.: Hierbei oxidieren Milchsäurebakte-

rien NADH durch Übertragung des Wasserstoffs auf Pyruvat, das dadurch zu Lactat reduziert wird. Die Herstellung von eingesäuertem Gemüse, z.B. Sauerkraut, von Sauermilchprodukten, Silage und Sauerteig beruht auf der Milchsäureg., durch die die Produkte stark angesäuert (pH 3–4) und damit konserviert werden. Bei ungenügender Sauerstoffversorgung kommt es auch im arbeitenden Muskel zur Milchsäureg.

    Buttersäureg.: Hauptsächlich Bakterien der Gattung Clostridium spalten das bei der Glykolyse entstandene Pyruvat in Acetyl-CoA, CO₂ und H₂. Acetyl-CoA wird zu Acetacetat umgebaut und anschließend zu Buttersäure reduziert.

    Essigsäureg.: Sie ist keine echte G., sondern eine unvollständige Atmung (»oxidative G.«), da sie nur bei Anwesenheit von freiem Sauerstoff abläuft und der Abbau nicht bis zu Kohlendioxid und Wasser erfolgt. Ethanol wird von den Essigsäurebakterien zu Acetat oxidiert.