Buttersäuregärung

Buttersäuregärung ist der mikrobielle Abbau von Zuckern zu Buttersäure, elementarem Wasserstoff (H₂) und Kohlenstoffdioxid (CO₂). Sie dient den Buttersäuregärern als Energiequelle. Sie wird unter anderem von Bakterien der Gattung Clostridium durchgeführt.

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Die Gärung verläuft zunächst wie die homofermentative Milchsäuregärung: Der Zucker, zum Beispiel Glucose, wird auf dem Weg der Glykolyse zu Brenztraubensäure abgebaut. Brenztraubensäure (Pyruvat) wird dann unter Abspaltung von elementarem Wasserstoff (H₂) und Kohlenstoffdioxid (CO₂) zu Essigsäure abgebaut (oxydative Decarboxylierung). Die Essigsäure wird als Acetylgruppe an Coenzym A (CoA) gebunden und zwei dieser Acetylgruppen werden aneinandergehängt, gebunden an CoA (Acetoacetyl-CoA). Durch zwei Reduktionsschritte mit dem aus dem Abbau der Glucose zu Brenztraubensäure stammenden Wasserstoff - übertragen durch Nicotinamidadenindinukleotid (NAD) - und eine Wasserabspaltung wird die Acetoacetylgruppe über Hydroxybuttersäure und Crotonsäure - jeweils noch an CoA gebunden - zu Buttersäure umgesetzt.

Je Mol Glucose werden beim Abbau bis Brenztraubensäure wie bei der homofermentativen Milchsäuregärung 2 Mol ATP als kurzfristiger Energiespeicher und als Energieüberträger durch Phosphorylierung von ADP gebildet. Darüber hinaus wird - auf nicht ganz geklärte Weise - bei den weiteren Umsetzungen zu Buttersäure zusätzliches ATP gebildet.

Bilanz der Glykolyse

Glucose + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 Phosphorsäure → 2 Brenztraubensäure + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP

Auf Nebenwegen kann aus der Brenztraubensäure neben oder statt Buttersäure auch Butanol, Ethanol, Aceton und/oder 2-Propanol gebildet werden. Diese Nebenwege werden insbesondere bei niedrigen pH-Werten beschritten.

Siehe auch: Gärung