LEBENSENERGIE ADP + Pi ATP Energiequelle GLUKOSE Abbau und Umbau organischer Moleküle „Hundert Wege zum ATP“ ADP + Pi ATP
Heterotropher Mikroorganismus Stoffwechsel Verdauung Synthese anderer Stoffe Nahrung = Substrat Aufnahme = Resorption Energie ATP-Synthese Abfall aus Bau und Betrieb Abfall aus Energiestoffwechsel Synthese Baustoffe Sekundäre Stoffwechselprodukte
Unvollständige Oxidation GÄRUNGEN ZELLATMUNG Gärungen Energiegewinnung ATP-Synthese LEBENSENERGIE Anaerobe Atmung (z.B. Nitratatmung; Methanbildner u.a.m) Unvollständige Oxidation (z.B.Essigsäurebakterien)
O2 Gärungen Citratzyklus Glycolyse C6H12O6 2 C3H3O3 2 Acetyl-CoA 2 ATP 2 ATP (GTP) Atmungskette 34 ATP O2
GÄRUNGEN Die einfachste Art Energie zu gewinnen(ATP) Kürzere Stoffwechselwege als Zellatmung Unvollständiger Abbau der Glucose Pro Mol Glucose wenig ATP-Gewinn Charakteristische Energie enthaltende Abfälle
Charakteristische Energie enthaltende Abfälle GÄRUNGEN Charakteristische Energie enthaltende Abfälle Ethanol CH3-CH2-OH Milchsäure/Lactat CH3CHOHCOOH Propionsäure CH3CH2COOH Ameisensäure/Formiat HCOOH Buttersäure CH3-CH2-CH2-COOH .......und Hauptmenge des organischen Abfalles = Name der Gärung Und mehr als 10 weitere Gärungstypen !!!
Milchsäuregärung
C6H12O6 2 ATP + Milchsäure-Gärung 2C3H5O3- + 2H+ 2 C3H6O3 ADP + Pi Wärme
C6H12O6 2 ATP + Milchsäure-Gärung 2C3H5O3- + 2H+ 2 C3H6O3 GLYCOLYSE ADP + Pi + 2 C3H6O3 Wärme
Milchsäuregärung 1 Schritt 2 Schritte 2 ADP + 2 Pi Prozess abschliessen 2 ATP
Milchsäuregärung Homofermentativ 2 ADP + 2 Pi Heterofermentativ 2 ATP
Buttersäurgärung
C6H12O6 2+1 ATP + Buttersäure-Gärung 2 H2 + 2 CO2 C4H8O2- + H+ GLYCOLYSE 2+1 ATP 2 H2 + 2 CO2 ADP + Pi C4H8O2- + H+ + CH3-CH2-CH2-COOH + 2 H2 + 2 CO2 Wärme
Propionsäuregärung
Propionssäure-Gärung 3C3H6O3 Milchsäure ATP 2C3H5O2- + 2H+ C2H4O2 + H+ CO2 + H2O ADP + Pi + 2 CH3-CH2-COOH + CH3COOH + CO2 + H2O Wärme
Propionsäuregärung
Ethanolische Gärung
C6H12O6 2 ATP + Ethanolische-Gärung 2C2H5OH + 2CO2 GLYCOLYSE ADP + Pi Wärme
GÄRUNGEN Weitere die Gärungen begleitende Abfälle Aceton CH3-CO-CH3 Capronsäure CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH 2-Propanol CH3CHOHCH3 2,3-Butandiol CH3CHOHCHOHCH3 Butanol CH3-CH2-CH2-CH2-OH Succinat HOOC-CH2- CH2-COOH ....... und H2O H2 CO2
Die Akteure im Gärungszirkus GÄRUNGEN Die Akteure im Gärungszirkus Vorkommen Substrat Familie,Gattungen, Arten Gärung An Früchten Auf Blüten Kohlenhydrate (Fette) HEFEN (Bakterien) Ethanolische fakultativ anaerob Pflanzen Milch Darm,Schleimhaut Lactose Streptokokken Lactobazillen Mikrokokken Laktat- anaerob, Sauerstoff tolerant Pansen+Darm von Wiederkäuern, Schweizer Käse Milchsäure Propioni-bakterien Propionat- anaerob Boden Zellulose, Pektine Stärke, Glykogen u.a. Clostridien Butyrat- obligat anaerob
GÄRUNGEN Energiebilanzen C3H6O3 C3H7COOH H2 C6H12O6 CO2 H2O -2870 kJ/mol -198 kJ/mol C6H12O6 CH3CH2OH C6H12O6 CO2 235 kJ/mol C2H5COOH C3H6O3 CH3COOH CO2
Bakterien GÄRUNGEN Anwendungen der Biologie der Gärer Produkte Propionibakterien Emmentaler (Aroma,Löcher) Vitamin B2 Vitamin C Vitamin B12 (30 Tonnen/Jahr) Milchsäure-bakterien KONSERVIERUNG Joghurt Kefir Milchsäure Sauerkraut Silage (Vieh) Essigsäure Zymomomas mobilis Agavenwein Industrie-Ethanol bei über 78 0C !!! aus div.Abfällen
HEFEN GÄRUNGEN Anwendungen der Biologie der Gärer Produkte Bäckerhefe Saccharomyces cereisiae und and. Teig auftreiben Unterarten Bierhefen-Rassen Bierarten Wein :Hohe Prozentgehalte Kloeckera Weinhefen Starter bei unbeeinflusster Gärung des Traubenmostes Bei allen Traubenmost-Gärungen dabei Endomyces lactis Torula-Arten Industriealkohol Aus div. Abfällen Fuselöle (Propanol,Pentanol,2-Butanol,2-Methylpropanol, 3-Methylpropanol
GÄRUNGEN Problematische Gärer BAKTERIEN Krankheiten Streptococcus mutans salivarius Mutan „Klebstoff“ Starter für Zahnplaque KARIES Grundlage für Ansiedlung von Kariesbak.:Streptococcen und Laktobazillen Clostridium tetani In tiefen Wunden streng anaerob Tetanus-Toxin ausscheidend: Nervengift STARRKRAMPF Tödlich IMPFUNG ! hystlyticum und septicum In Wunden: Hauteiweisse abbauend GASBRAND sehr bedrohlich Heute selten