Wir haben bereits gesehen, wie unter Aerobenbedingungen aus einem Teilchen Glukose unter vollständiger

Oxidation 38 Teilchen ATP gewonnen werden können. Wenn die Hefe das jetzt allerdings eine gewisse Zeit lang macht, dann wird in dem Gefäß, wo sich die Mischung mit der Hefe befindet, irgendwann der Sauerstoff komplett verbraucht sein und CO2 ständig nachgeboldet worden sein. Wir haben also Anerobebedingungen. In dem Fall können wir unsere Reduktionsäquivalente von NADH nicht mehr auf Sauerstoff übertragen

und dadurch Energie gewinnen, sondern müssen uns eine alternative Rute finden, einen alternativen Stoffwechselweg, um unser NADH zum NAD Plus zu regenerieren, was wir in der Glykolyse verbrauchen. Und das passiert bei der Gärung. Dabei wird in der Hefe folgender Prozess stattfinden. Und zwar haben wir hier ein Teilchen Pyruvat, was von der Pyruvat Dekopoxylase umgesetzt

wird. Das heißt, wir werden CO2 abspalten, kriegen dadurch ein Teilchen Acetaldehyd und CO2. Dieser Acetaldehyd wird nun von der Hefe bzw. von dem Hefeprotein ADH, also Yeast Alcohol Dehydrogenase, umgesetzt unter Oxidation von NADH zu NAD Plus und Reduktion von Acetaldehyd

zu Ethanol, also dem Trinkalkohol, den wir kennen. Dieser Prozess ist reversibel und abhängig von den Konzentrationen von NADH, die vorhanden ist. Was im anaeroben Fall relativ hoch ist, weswegen das Gleichgewicht in diese Richtung verschieben wird. Wenn wir jetzt Alkohol trinken, dann wird in der Leber durch ein analoges Protein der

Leberalkohol Dehydrogenase die Rückreaktion katalysiert werden. Wir bilden Acetaldehyd, um den Alkoholeben abzubauen. Dieses Protein ist aber nicht hundertprozentig spezifisch für Ethanol, sondern setzt auch andere Alkohole um. So zum Beispiel auch Methanol. Methanol wird in dem Fall umgesetzt von dem Methanol auf dieser Seite zur oxidierten

Form Formaldehyd auf der anderen Seite der Reaktion. Dieses Formaldehyd ist das, was den Methanol so toxisch wirken lässt. Was man also nun tun kann, wenn sich ein Patient mit Methanol vergiftet, ist, sich unheimlich große Mengen Ethanol geben. Weil beide Substrate konkurrieren um das Protein bzw. um die Bindungsstelle da und

das Ethanol ist dann aber auch in wesentlich größeren Konzentrationen vorhanden. Und noch das wesentlich bessere Substrat, weil es das Natürliche ist. Es kann also dafür sorgen, dass das Methanol nicht weiter umgesetzt wird, sondern unumgesetzt über den Urin ausgeschieden werden kann, wodurch der Patient dann hoffentlich seine Vergiftung überlebt.

Was nun ein großer Unterschied zwischen der Umsetzung von Pyruvat der Hefe und anderen und richtigen Tieren oder höheren Lebewesen ist, ist, dass alle Tiere keine Pyruvatdekoboxylase haben. Sondern sie haben ein Protein, das haben wir auch, was sich LDH nennt. Das ist nötig, also die Laktadehydrogenase.

Die ist nötig, weil wenn man den Muskel sehr stark beansprucht, kann irgendwann nicht mehr genug Sauerstoff nachgeliefert werden, um immer noch aerob die Glucose weiter umzusetzen. Deswegen braucht man einen anderen Weg, um die NADH wieder zu NADH und NAD plus umzusetzen. Und das machen wir eben mit der Laktadehydrogenase in diesem Prozess.

Und das Laktat oder die Milchsäure kann dann danach aus dem Muskel gepumpt werden und wird in der Leber wieder zu Pyruvat zurück umgesetzt. Das Wichtige daran ist eben, dass wir dem Muskel weiterhin ATP zuführen können, auch wenn wir keinen Sauerstoff mehr haben, um viel Energie daraus zu gewinnen.

Wenn wir also uns beide Prozesse nochmal im Vergleich ansehen, sind wir unter anaeroben Bedingungen, kriegen wir gerade mal aus der Glykolyse zweiteiligen ATP und zweiteiligen Pyruvat, die wir dann aber wieder umsetzen müssen, um das NAD plus zu regenerieren. Wir können also keine weitere Energie mehr daraus machen. Während wir im aeroben Fall danach zwei Teilchen ATP noch kriegen im

Zytratzyklus und 34 weitere Teilchen ATP bei der oxidativen Phosphoryllierung. Das heißt, wir kriegen im Vergleich zu den zwei Teilchen im anaeroben Stoffwechsel, im aeroben Stoffwechsel 38 Teilchen ATP, also 19 mal so viel. Warum dieser anaerobe Stoffwechsel trotzdem durchgeführt wird, ist

nicht nur der Mangel an Sauerstoff, zumindest im Muskel nicht, sondern auch, weil die Umsetzung von Glucose nur in der Glykolyse mit der folgenden Herstellung von Laktat ungefähr 100 mal schneller ist als der aerobes Stoffwechsel, wo wir die ganzen anderen Folgeschritte noch haben. Das heißt, wir haben hier einen sehr schnellen Weg, sehr viel ATP

zu produzieren, wenn sehr viel in sehr kurzer Zeit verbraucht wird. Im Falle der Hefe bei der Alkoholgärung hat die Hefe einfach keine Alternative mehr an das Energie zu erzeugen. Deswegen ist sie auf den anaeroben Stoffwechsel beschränkt, auch wenn sie dadurch Ethanol herstellt, was sie mit der Zeit mehr und mehr vergiftet.

Wir haben jetzt die Hefe ein paar Wochen für uns arbeiten lassen. Die Gärung ist zu Ende. Man kann keine Blasenbildung mehr sehen und haben jetzt von unserem Wein hier genau 100 Milliliter abgefüllt, haben das gewogen und dadurch zeigt sich, dass die Dichte hier von ungefähr 1,0, also wie normales Wasser. Das heißt, man merkt so gar nicht den Effekt von dem

Alkohol, der eine geringere Dichte hat in dem Gemisch, weil eben einfach auch noch die Hefe, Zucker, Schwebeteilchen und so drin sind und die Effekte von beiden heben sich offensichtlich ungefähr auf, dass wir also wieder die normale Dichte von Wasser haben. Um also den Alkoholgehalt über physikalische Methoden bestimmen zu kommen, müssen wir erst mal den Alkohol von dem Rest hier trennen. Und dazu habe ich hier hinter mir eine

Destillationsapparatur aufgebaut. Hier in dem Kolben unten werden wir eben den Wein dann vorlegen und er wird dann hier drüber über diese Brücke destilliert werden und wir fangen ihn hier hinten in dem Kolben auf. Wir haben jetzt nicht wie normal bei solchen Destillationen so eine genannte Spinne, womit man zwischen verschiedenen Kolben wechseln kann. Und das ist einfach so, weil aus den Laborgeräten werden wir sowieso nicht trinken. Das heißt, alles, was wir abdestillieren,

werden wir nur zum Messen benutzen. Das heißt, wenn so ein bisschen Methanol im Vorlauf mit rüberkommt, falls welcher gebildet worden ist, ist das nicht wirklich schlimm und wird unsere Messung nicht machen. Werden wir also, wie gesagt, die 100 Milliliter hier abdestillieren, werden das danach mit Wasser auffüllen, auf 100 Milliliter wieder und können dann damit hoffentlich ganz gut unseren Alkoholgehalt genau bestimmen.

So, wir sind jetzt mitten in der Destillation. Man sieht auch, dass schön Flüssigkeit am Verdampfen ist und wieder zurückkondensiert. Und wenn wir uns das Ganze mal genauer anschauen und auch mal auf das Timometer gucken, dann sehen wir, dass es so ungefähr 79 Grad anzeigt, also so die Siebentemperatur von Ethanol. Wir sind gerade schön dabei, unseren

Ethanol zu destillieren. Läuft schön über der Brücke. Man sieht, wenn man gleich am Ende angekommen ist, dass man schöne, klare Flüssigkeit hat. Also hier wird schön der Ethanol, der reine Ethanol abgedampft. Und das werden wir jetzt alles noch so ein bisschen laufen lassen, bis dann eben der ganze Ethanol überführt worden ist und wir schön reinen Ethanol haben für

unsere Analytik damit. So, wie man sieht, ist unsere Destillation mittlerweile fertig gelaufen. Also wir haben alles abgebaut. Wir heizen nicht mehr und haben hier hinten unser Destillat. Man sieht schöne, klare Flüssigkeit im Vergleich zu dem, was übrig geblieben ist.

Und wenn man es ein bisschen schränkt und mal kurz dran riecht, da riecht auch ein bisschen apfelig. Also so ein bisschen Aroma ist mit übergekommen. Und was wir jetzt tun werden, ist einfach, dass wir unser Destillat nehmen, wieder in unseren 100 Milliliter Messkolben füllen, auf 100 Milliliter mit Wasser auffüllen und das Ganze noch mal wiegen. Also wir gucken jetzt erst mal grob, wie die Dichte von dem Ganzen sich verändert hat.

Wir haben den Pasteur-Effekt vergessen, Paul. Was ist das? Der Pasteur-Effekt? Das ist einfach Pasteur untersucht, wie der Zucker umgesetzt wird von Hefe. Und hat halt gesehen, dass wenn

der Sauerstoff fehlt, dass der Zucker wesentlich schneller umgesetzt wird, als wenn der Sauerstoff da ist. Und diese Beobachtung wurde dann eben zu seiner Ehre, weil er es beobachtet hat, Pasteur-Effekt genannt.