Gärung, Glykolyse, NAD, NADP

Gärung

Die Gärung ist ein Stoffwechselprozess, bei dem durch den Abbau von Glucose ATP gebildet wird, aber ohne Beteiligung einer Elektronentransportkette (Sauerstoffmangel).

  • Alkoholische Gärung: Die Bierhefe baut unter Sauerstoffmangel die Glucose mittels der Glykolyse zu Pyruvat und dann nur bis zum Alkohol ab. Der Energiegewinn der alkoholischen Gärung ist jedoch deutlich niedriger als bei der Endoxidation zu Wasser (Wasser ist eine energieärmere Verbindung als Ethanol): C6H12O6 -> 2 C2H5OH +2 CO2
  • Milchsäuregärung: Milchsäurebakterien bauen bei diesem Stoffwechselprozess unter anaeroben Bedingungen Glucose zu Milchsäure um (Prozess z.B. in einem arbeitenden Muskel). Während des Glykolyse-Prozesses wird Wasserstoff freigesetzt und auf Pyruvat übertragen und diese dadurch zu Milchsäure oxidiert: C6H12O6-> 2 CH3-CHO-COOH

Achtung:
Die Essigsäuregärung ist keine echte Gärung im biologischen Sinn, denn unter Anwesenheit(!) von Sauerstoff wird Ethanol zur energieärmeren Essigsäure (Ethansäure) oxidiert: C2H5OH+ O2 -> CH3COOH + H2O

Glykolyse

Enzymatischer Kohlenhydratabbau über eine Reihe von Reaktionsschritten. Im Allgemeinen versteht man unter Glykolyse den Abbau von Glucose zu Pyruvat (Brenztraubensäure). Der Abbau läuft dabei ohne Beteiligung von Sauerstoff (anaerober Prozess) ab, der Prozess liefert effektiv (Nettobilanz) zwei Moleküle ATP und zwei Moleküle NADH pro Glucose-Molekül C6H12O6.

Nicotinamidadenindinukleotid (NAD+/NADH)

Bei NAD handelt es sich um ein Coenzym und hat eine wichtige Bedeutung als Elektronenüberträger. Die oxidierte Form (NAD+) kann aus dem Glykolyse-Prozess aufnehmen und ein H+ binden und somit zur reduzierten Form NADH reagieren. Diese Elektronen werden über die oxidative Phosphorylierung auf Sauerstoff übertragen. Pro Oxidation von NADH zu NAD+entstehen drei Moleküle ATP (aus ADP und Phosphat).

Nicotinamidadenindinukleotidphosphat (NADP+/NADPH)

Bei NADP handelt es sich um ein Coenzym und hat eine wichtige Bedeutung als Elektronenüberträger und zur Energiespeicherung aus dem Photosystem I. Die oxidierte Form (NADP+) kann Elektronen aufnehmen und ein H+ binden und somit zur reduzierten Form NADPH reagieren. Im Gegensatz zu NADH dient NADPH nicht zur Erzeugung von ATP in der Atmungskette, sondern als Elektronendonor in reduzierenden biochemischen Synthesen


Gärung, Glykolyse, NAD, NADP – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist Gärung und wie findet sie im Körper statt?

Die Gärung ist ein Stoffwechselprozess, der in bestimmten Organismen stattfindet, in denen Glukose ohne den Gebrauch von Sauerstoff abgebaut wird. In menschlichen Zellen findet die Gärung statt, wenn nicht genug Sauerstoff vorhanden ist, wie bei intensiver körperlicher Anstrengung.

2. In welchem Teil der Zelle findet die Glykolyse statt?

Die Glykolyse, der erste Schritt beim Abbau von Glukose, findet im Cytoplasma der Zelle statt.

3. Was bedeutet der Begriff “NAD”?

NAD steht für Nicotinamidadenindinukleotid. Es ist ein Coenzym, das in Zellstoffwechselprozessen eine wichtige Rolle spielt, insbesondere beim Energieabbau und der Energieproduktion.

4. Was ist die Rolle von NAD in der Glykolyse?

In der Glykolyse akzeptiert NAD+ Elektronen und Protonen von der Glukose, wird zu NADH reduziert und liefert später Elektronen und Protonen für die Produktion von ATP in der Atmungskette.

5. Was unterscheidet NAD von NADP?

NAD und NADP sind beides Coenzyme, die an Redoxreaktionen beteiligt sind. NADP enthält zusätzlich eine Phosphatgruppe, welche es vor allem in der Photosynthese hilfreich macht.

6. Warum ist die Glykolyse wichtig?

Die Glykolyse ist ein wichtiger Prozess zur Energieversorgung der Zelle, da sie die Umwandlung von Glukose in Pyruvat ermöglicht und dadurch ATP produziert wird.

7. Welche Substrate werden in der Glykolyse abgebaut?

Im Prozess der Glykolyse wird das Molekül Glukose in zwei Moleküle Pyruvat abgebaut.

8. Welche Rolle spielt NADP in der Photosynthese?

In der Photosynthese agiert das NADP+ als Elektronenakzeptor und bindet zusammen mit einem Proton ein Elektron zu NADPH. Dieses ist essentiell für die Umwandlung von Kohlendioxid in Glukose.

9. Was geschieht mit NADH und FADH2, die in der Glykolyse und dem Citratzyklus produziert wurden?

Die in der Glykolyse und dem Citratzyklus produzierten Moleküle NADH und FADH2 liefern Elektronen und Protonen für die oxidative Phosphorylierung, bei der ATP produziert wird.

10. Welche Ergebnisprodukte entstehen bei der alkoholischen Gärung?

Bei der alkoholischen Gärung entstehen als Endprodukte Ethanol und Kohlendioxid.