Ein Vergleich von Gärung und aerober Atmung

Gärungen und die aerobe Zellatmung sind anaerobe und aerobe Alternativen zur Produktion von ATP durch Gewinnung chemischer Energie aus organischen Molekülen (Assimilate bei Pflanzen, Nahrung bei Tieren). Beide Stoffwechselprozesse beginnen mit dem glycolytischen Abbau von Glucose oder anderen Kohlenhydraten zu Pyruvat, was einer Nettoproduktion von zwei ATP per Substratkettenphosphorylierung entspricht. Sowohl bei den Gärungen wie bei der Atmung ist NAD* der Elektronenakzeptor beziehungsweise das Oxidationsmittel, das im Verlauf der Glycolyse Elektronen aus den Nahrungsmolekülen auf nimmt. Ein wesentlicher Unterschied besteht in dem Mechanismus, durch den das entstehende NADH wieder zu NAD* reoxidiert wird, welches erforderlich ist, um die Glycolyse weiterlaufen zu lassen. Bei einer Gärung ist eine organische Verbindung wie das Pyruvat im Fall der Milchsäuregärung oder Acetaldehyd bei der alkoholischen Gärung der Elektronenakzeptor. Bei der aeroben Atmung ist dagegen Sauerstoff der terminale Akzeptor für die Elektronen des NADH. Dieser Prozess führt nicht nur zur Regeneration des für die Glycolyse notwendigen NAD*, sondern erwirtschaftet zusätzlich eine Mehrausbeute an ATP, indem der schrittweise erfolgende Elektronentransport vom NADH zum Sauerstoff die oxidative Phosphorylierung stimuliert. Ein noch größerer Gewinn an ATP kommt durch die Oxidation des vom Pyruvat abgeleiteten Acetyl-CoA im Citratzyklus zustande. Dieser merkliche Energiegewinn ist für die Atmung charakteristisch. Ohne Sauerstoff ist die im Pyruvat am Ende der Glycolyse gespeicherte Energie nicht verfügbar. Die Zellatmung gewinnt deutlich mehr Energie aus jedem Zuckermolekül.als jegliche Gärung. Tatsächlich liefert die Respiration etwa das Sechzehnfache an ATP pro Glucose im Vergleich zu Gärungen (bis zu 32 Moleküle ATP anstelle von zwei Molekülen ATP durch Substratkettenphosphorylierung pro Molekül Glucose).

Einige Organismen, die als obligate Anaerobier bezeichnet werden, führen nur eine Form der Gärung oder eine anaerobe Atmung durch und können in Gegenwart von Sauerstoff gar nicht überleben, da er für diese Lebewesen giftig ist. Andere Organismen wie Hefen und viele Bakterien können durch Atmung oder durch Gärung, je nach Verfügbarkeit von Sauerstoff, ausreichend ATP erzeugen, um zu überleben. Solche Lebensformen nennt man fakultative Anaerobier

 
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