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Lexikon der Biologie: Buttersäuregärung

Buttersäuregärung, Gärung einiger obligat anaerober Bakterien, besonders Clostridien, die hauptsächlich Buttersäure (Buttersäuren) beim Abbau von Kohlenhydraten und einigen organischen Säuren bilden ( ää vgl. Abb. , ää vgl. Infobox , ää vgl. Tab. ). Zucker werden im Fructosediphosphat-Weg (Glykolyse) erst bis zum Pyruvat (Brenztraubensäure) abgebaut, aus dem 2 Moleküle Acetyl-CoA, 2 CO2 und 2 reduzierte Ferredoxine entstehen (Enzym: Pyruvat-Ferredoxin-Oxidoreductase). Unter Entwicklung von H2 (aus H+) wird das Ferredoxin wieder oxidiert. Die Buttersäure entsteht in mehreren Schritten durch Kondensation von 2 Acetyl-CoA und folgenden Reduktionen durch NADH (Nicotinamidadenindinucleotid), das zu Beginn der Gärung gebildet wurde. Bei der Buttersäuregärung wird pro Mol abgebauter Glucose 1 Mol ATP mehr gewonnen als bei der Glykolyse oder der alkoholischen Gärung. Abhängig von der Clostridien-Art und den Wachstumsbedingungen kann die Konzentration der verschiedenen Gärprodukte sehr unterschiedlich sein (Buttersäure-Butanol-Aceton-Gärung, Tab.). Eine spezielle Buttersäuregärung führt Clostridium kluyvery aus, das Ethanol vergären kann, wenn gleichzeitig Acetat zur Verfügung steht (Ethanol- Acetat-Vergärung). Als Endprodukte entstehen neben Buttersäure (Butyrat) Capronsäure (Capronat) und molekularer Wasserstoff (H2). Die Buttersäure aus dem Stoffwechsel von Clostridien kann Lebensmittel und Futtermittel verderben (ranziger Geruch). So wird z. B. durch den Abbau von Milchsäure in ungenügend gesäuerter Silage der pH-Wert weiter erhöht; dadurch kommen Fäulniserreger zur Entwicklung, und das Futter wird unbrauchbar. – Die Buttersäuregärung wurde von L. Pasteur (1861) entdeckt. Er erkannte bei seinen Untersuchungen als erster, daß es auch ein Leben ohne Sauerstoff gibt und daß (Mikro-)Organismen sogar durch Luft abgetötet werden können.

G.S.

ää




Buttersäuregärung

Bildung von Buttersäure (Butyrat), Butanol und weiteren Gärprodukten durch Clostridien

Beteiligte Enzyme (von Pyruvatabbau):
1) Pyruvat-Ferredoxin-Oxidoreductase
2) Acetyl-CoA-Acetyltransferase
(= Thiolase)
3) β-Hydroxybutyryl-CoA-Dehydrogenase
4) Crotonase
5) Butyryl-CoA-Dehydrogenase
6) Phosphotransbutyrylase
7) Butyratkinase
Bei der Bildung von Butanol aus Butyrat sind noch die Butyraldehyd-Dehydrogenase und Butanol-Dehydrogenase und bei der Bildung von Aceton eine CoA-Transferase und die Acetoacetat-Decarboxylase beteiligt. [H] = NADH.
__________________________________

Einige Bakterien, die in ihrem Gärungsstoffwechsel Butyrat als Hauptendprodukt bilden:

Clostridium butyricum
Clostridium pasteurianum
Clostridium kluyveri
Butyrivibrio fibrisolvens
Eubacterium limosum
(= Butyribacterium rettgeri)
Fusobacterium nucleatum

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