Generelt

Alkoholisk gæring


Forløbet med alkoholisk gæring forklarede ganske enkelt:

Den mikrobielle nedbrydning af kulhydrater forekommer under anaerobe (iltfrie) forhold via fermenteringsprocessen. Mikroorganismer har konstant brug for ny energi til cellevedligeholdelse og celledeling. Gennem anvendelse af saccharider (kulhydrater) kan den universelle energikilde ATP opnås ved forskellige reaktioner. Hvis cellen har nok iltmolekyler i sit miljø, finder to effektive processer sted med citratcyklussen og respiratorisk kæde. Men hvis ilt mangler, nægtes generering af energi via disse processer i cellen. Ikke desto mindre kan ATP genereres ved hjælp af gæring.
I 8.000 år har mennesket anvendt gærens nedbrydningsprocesser. Øl og vin er i sidste ende produktet af gærede kulhydrater såsom byg, hvede eller (i tilfælde af vin) druer. Fermenteringsprocessen producerer biproduktethanol, bedre kendt som alkohol. For gær er ethanol kun et metabolisk slutprodukt, hvilket betyder, at det er nyttigt med sin egen metabolisme, hvorfor gærcellerne frigiver det til ydersiden.
Desuden fungerer ethanol også som et cytotoksin. Ved en koncentration på ca. 20% dør gærcellerne af, så høj procentdel af alkoholiske drikkevarer kun kan opnås ved yderligere destillation.
For cellerne har produktion af energi under anerobe forhold meget vidtrækkende konsekvenser. Fra et glukosemolekyle dannes kun 2 ATP-molekyler. Til sammenligning frembringer aerob respiration 38 ATP. Gærcellerne bremser uundgåeligt deres reproduktion i et iltfrit miljø.

Process og ligning af alkoholisk gæring

Processen med alkoholfermentering er i detaljer ekstremt kompleks og om nødvendigt i forbindelse med en undersøgelse af relevans. I skolen er denne forenklede formel i de fleste tilfælde tilstrækkelig for første gang:
C6B12O6 2 C2B5OH + 2 CO2 + 2 H2O
Glucoseethanol + kuldioxid + vand
I detaljer sker følgende:
1. I løbet af glykolyse opdeles kulhydratmolekylet, i dette tilfælde glukose, i to pyruvater (pyruvinsyre). Dette trin finder sted i i alt ti undertrin (se artiklen til glykolyse) og fremgår ikke af ovennævnte formel. I mellemtiden opstår også de 2 ATP.
2. Decarboxylering fører til eliminering af kuldioxid (CO2) fra pyruvaterne.
3. Den meget giftige ethanal (acetaldehyd) produceres, men reduceres straks yderligere til ethanol
Også mulig er formlen for adenosindiphosphat (ADP), phosphat (Pjeg) og adenosintriphosphat (ATP). Formalen ser meget mere kompliceret ud, men stadig den samme som ovenfor!
C6B12O6 + 2 ADP + 2 Pjeg 2 C2B5OH + 2 CO2 + 2 H2O + 2 ATP