Die alkoholische Gärung

Unter dem Begriff Gärung versteht man im allgemeinen den Abbau von stickstoffreien organischen Substanzen über den Stoffwechsel von Mikroorganismen.

Bei der alkoholischen Gärung werden verschiedene Zuckerarten durch Hefe in Alkohol und Kohlenstoffdioxid zerlegt; dies ist eine anaerobe Glykolysereaktion.

Ermöglicht wird diese Reaktion durch die in der Hefe enthaltenen Enzyme. Sie sind hochmolekulare Eiweißverbindungen, die biochemische Vorgänge beschleunigen oder sogar erst ermöglichen.

Die Hefe enthält 6 Gruppen von Enzymen in der Zellmembran, im Cytoplasma, in der Vakuole und im Zellkern, dies sind:

Hydrolasen, Transferasen, Oxidoreduktasen, Lyasen, Isomerasen und Ligasen bzw. Synthesasen.

Die Zelle erhält die für ihren Stoffwechsel notwendige Energie

durch die Verwertung der chemischer Energie von energiereichen Verbindungen, hauptsächlich von Adenosindiphosphat (ADP) und Adenosintriphosphat (ATP). Sie dienen als Energiespeicher und Energieüberträger.

Die Hefe verwendet folgende in der Bierwürze vorliegende Kohlenhydrate: die Hexosen Glucose und  Fructose, die Disaccharide Saccharose und Maltose, das Trisaccharid Maltotriose.

Die Hexosen diffundieren durch die Zellmembran und werden im Innern vergoren. Das Enzym Invertase baut im Bereich der Zellwand die Saccharose zu Glucose und Fructose ab. Maltose und Maltotriose werden durch die Enzyme Maltosepermease und Maltotriosepermease auf speziellem Wege in die Zelle transportiert, wo sie durch Maltase zu Glucose hydrolysiert werden.

Schülerduden:

C₆H₁₂O₆ + 2ADP + 2P -> 2CO₂ + 2C₂H₅OH + 2ATP

Gärung: Bezeichnung für den anaeroben Abbau von Kohlenhydraten durch Enzyme von Mikroorganismen oder von Zellen höherer Organismen. Erster Reaktionsschritt ist die Glykolyse. Im Gegensatz zur Zellatmung erfolgt der Abbau nicht vollständig zu Kohlendioxid und Wasser, es bleiben relativ energiereiche Endprodukte zurück; entsprechend ist die Energieausbeute bei der Gärung wesentlich geringer. Die Gärungsarten werden nach den verschiedenen Endprodukten benannt, z.B. die alkoholische Gärung und die Milchsäuregärung. Beide verlaufen bis zur Brenztraubensäure (2-Oxopropansäure) über die gleichen Abbaustufen. Bei der Milchsäuregärung wird die Brenztraubensäure durch Hydrierung in Milchsäure (Hydroxysäure) übergeführt. Bei der alkoholischen Gärung wird Brenztraubensäure zuerst zu Acetaldehyd decarboxyliert, der anschließend zu Ethanol reduziert wird. Für beide Gärungsarten beträgt der Energiegewinn pro Glucosemolekül 2 ATP.

Glykolyse: Bezeichnung für den enzymatischen Abbau von Glucose oder ihren Speicherformen (z.B. Glykogen) im lebenden Organismus unter Mitwirkung von zahlreichen Enzymen. Dabei wird ein Molekül Glucose zu zwei Molekülen Brenztraubensäure abgebaut, wobei zwei Moleküle ATP als Energiegewinn entstehen. Die gebildete Brenztraubensäure kann anaerob zu Milchsäure (z.B. bei der Milchsäuregärung, im Muskel bei starker Arbeitsleistung) oder in Hefen zu Alkohol abgebaut werden; ihr aerober Abbau mündet nach oxidativer Decarboxylierung im Zitronensäurezyklus. Die Glykolyse ist der wichtigste Abbauweg der Kohlenhydrate im Körper.

Enzyme:

ATP: Dient als Überträger von Energie und Phosphat bei Stoffwechselreaktionen

ADP -> ATP    energieliefernder Prozeß