Milchsäuregärung
Sie haben vielleicht nicht gewusst, dass Ihre Muskelzellen fermentieren können. Fermentation ist der Prozess der ATP-Produktion in Abwesenheit von Sauerstoff, allein durch Glykolyse. Erinnern Sie sich daran, dass bei der Glykolyse ein Glukosemolekül in zwei Pyruvatmoleküle gespalten wird, wobei ein Nettogewinn von zwei ATP- und zwei NADH-Molekülen entsteht. Die Milchsäuregärung ist die Art der anaeroben Atmung, die von Joghurtbakterien (Lactobacillus und anderen) und von Ihren eigenen Muskelzellen durchgeführt wird, wenn Sie sie hart und schnell trainieren.
Milchsäuregärung wandelt das 3-Kohlenstoff-Pyruvat in die 3-Kohlenstoff-Milchsäure \(\ce{C_3H_6O_3} \right)\) (siehe Abbildung unten) und regeneriert dabei NAD\(^+\), so dass die Glykolyse unter sauerstoffarmen Bedingungen weiterhin ATP bilden kann. Da in jeder Zelle nur ein begrenzter Vorrat an NAD\(^+\) vorhanden ist, muss dieser Elektronenakzeptor regeneriert werden, damit die ATP-Produktion fortgesetzt werden kann. Um dies zu erreichen, spendet NADH seine zusätzlichen Elektronen an die Pyruvatmoleküle, wodurch NAD\(^+\) regeneriert wird. Durch die Reduktion von Pyruvat wird Milchsäure gebildet.
Milchsäuregärung wandelt Pyruvat in Milchsäure um und regeneriert NAD\(^+\) aus \(NADH\).
Für Lactobacillus-Bakterien tötet die bei der Fermentation entstehende Säure bakterielle Konkurrenten in Buttermilch, Joghurt und einigen Hüttenkäsen ab. Die Vorteile erstrecken sich auch auf Menschen, die diese Lebensmittel genießen (Abbildung \(\PageIndex{5}\)).
Sie haben diese Art der Fermentation vielleicht schon in Ihren eigenen Muskeln bemerkt, denn Muskelermüdung und Schmerzen sind mit Milchsäure verbunden. Milchsäure sammelt sich in Ihren Muskelzellen an, da die Gärung in Zeiten anstrengender Bewegung fortschreitet. In diesen Zeiten können Ihre Atmungs- und Herz-Kreislauf-Systeme den Sauerstoff nicht schnell genug zu Ihren Muskelzellen, insbesondere denen in den Beinen, transportieren, um die aerobe Atmung aufrechtzuerhalten. Um die kontinuierliche Produktion von etwas ATP zu ermöglichen, nutzen Ihre Muskelzellen die Milchsäuregärung.