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Reaktionsgleichung der Milchsäuregärung - so funktioniert die chemische Reaktion

Schon mal einen Muskelkater gehabt? Dann sind Sie Opfer der Milchsäuregärung geworden. Wohl jeder kennt sie aus eigener Erfahrung und doch weiß kaum einer so genau, wie die chemische Reaktion sich auswirkt und wie sie funktioniert. Für die Schule müssen Sie es aber wissen. Wie also lässt sich die Reaktionsgleichung der Milchsäuregärung erklären?

Was Muskeln mit Milchsäuregärung zu tun haben?
Was Muskeln mit Milchsäuregärung zu tun haben?

Die Milchsäuregärung erklärt 

  • Bevor zur Reaktionsgleichung der Milchsäuregärung zu kommen ist, ist zunächst auf die chemische Gestalt des Traubenzuckers einzugehen, denn ohne Traubenzucker keine Milchsäuregärung. Sie sollten vor allem wissen, dass ein Traubenzucker oder Glucosemolekül 6 Kohlenstoffatome bindet und Ihnen in der Chemie so als C6H12O6 begegnet. Zudem sollten Sie wissen, dass die Form der Gärung vor allem von Milchsäurebakterien betrieben wird. Dass auch im Menschen die entsprechende Gärung entstehen kann und dass der Mensch hier und da unter dem Muskelkater zu leiden hat, hat mit einem Sauerstoffmangel im Muskel zu tun.
  • Die Gärungsreaktion lässt sich nun mit wenigen Sätzen umreißen. So spaltet sich durch Glykolyse ein Traubenzuckermolekül in einer exothermen Reaktion in 2 Pyruvate mit je 3 Kohlenstoffatomen, wobei vier der 12 Atome Wasserstoff, die in der Glucose gebunden waren, auch nach der Glykolyse noch übrig sind und schließlich in NAD+ aufgenommen werden, sodass 2 NAD+ Moleküle entstehen, welche wiederum zu 2 NADH Molekülen gewandelt werden. 
  • Wie oben beschrieben, handelt es sich bei der Glykolyse um eine exotherme Reaktion, sodass Energie freigesetzt wird. Zur Speicherung dieser freigesetzten Energie wird sie wiederum in ATP verwandelt. Im Konkreten werden 2 Moleküle ADP mit 2 Molekülen Phosphor zu ATP gewandelt, wobei ATP als Energielieferant zu beschreiben ist, welcher für den Stoffwechsel von Bakterien benötigt wird. 
  • Die beiden Pyruvate, die aus der Glycolyse hervorgegangen sind, kommen hier wieder ins Spiel. So binden die ebenfalls aus der exothermen Reaktion hervorgegangenen NADH Moleküle ihre Wasserstoffatome an die Pyruvate und aus den Pyruvaten entstehen Lactate, somit also Milchsäure.

Zur Reaktionsgleichung des chemischen Vorgangs

  • Was Sie oben bereits über den ersten Prozess und die Reaktionsgleichung der Milchsäuregärung  gelernt haben, lässt sich selbstverständlich auch auf chemischem Wege ausdrücken. In den Worten eines Chemikers kommt es während der Glycolyse zunächst zum Abbau der Glucose zu Pyruvat, wobei das Pyruvat durch das Enzym Laktatdehydrogenase mit dem Coenzym NADH, welches sich bei der Oxidation von Glycerinaldehydphosphat zu Phosphoglycerat gebildet hat, schließlich zu Lactat reduziert wird, sodass das NADH im Zuge dessen zu NAD+ oxidiert.
  • Die entsprechende chemische Formel für oben beschriebene Reaktion lautet so Pyruvat + NADH + H+ --> Lactat + NAD+.Weil sich durch die Glykolyse pro Glucose-Molekül je zwei Lactat-Moleküle, zwei ATP und  zwei NADH Moleküle gebildet haben, ergibt sich als Summengleichung der Milchsäuregärung Glucose + 2 ADP + 2 Pi --> 2 Lactat + 2H+ + 2 ATP + 2 H2O, wobei die Energieausbeute der Milchsäuregärung 2 ATP Moleküle pro Glucose-Molekül beträgt.
  • Um abschließend noch einmal auf die Milchsäuregärung im Menschen zurückzukommen: Zwar wird bei der Milchsäuregärung wie bei jeder Gärung nur wenig Energie gewonnen, jedoch lässt sich durch Gärung ohne die Zufuhr von Sauerstoff über Substratkettenphosphorylierung schnell ATP bilden. Die weißen Muskelfasern des Menschen sind gering mit Mitochondrien ausgestattet und bei Belastung holen sie sich deshalb ihre Energie eher durch Milchsäuregärung.

Sie sehen also: Auch wenn es einem manchmal klischeehaft pathetisch erscheint, aber in der Schule lernt man doch etwas für und über das echte Leben ...

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