Hallo!
Mein erster Rat: Besprich das mit Deinem Chemie-Lehrer. Die Milchsäure-Gärung ist für die 9. Klasse schon recht anspruchsvoll. Vielleicht will er ja gar nicht den genauen Reaktionsmechanismus hören und eher auf den praktischen Aspekt hinaus. Dazu wäre es extrem gut, sich mal die Herstellung von Sauerkraut oder Joghurt anzuschauen. In einem Chemie-Referat bietet sich auch immer an, in der Chemie-Stunde selbst die Herstellung von Joghurt zu demonstrieren. Das geht mit einfachen Mitteln relativ schnell. Falls die 45min einer Schulstunde nicht ausreichen, kann man zur Sicherheit ja einen Ansatz schon 1-2h vorher vorbereiten.
Zur Reaktionsgleichung: Ich beziehe mich auf diese Darstellung: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Homofermentat…
Am Anfang steht die Glucose (Traubenzucker; Für das Referat wäre es bestimmt noch sinnvoll, sich auch über Milchzucker (Lactose) zu informieren). Das „C6“ soll andeuten, dass ein Glucose-Molekül 6 Kohlenstoffatome enthält. Es ist aber keine vollständige Summenformel. Diese wäre - wie Du sicher weißt - C6H12O6.
Im Rahmen der Glykolyse (das ist ein Vorgang, der in den Mikroorganismen abläuft), werden diese Moleküle in zwei kleiner Moleküle gespalten, die Pyruvat (oder auf Deutsch: „Brenztraubensäure“) heißen. Diese Reaktion ist exotherm, d. h. es wird Energie frei, die in Form von ATP gespeichert wird. ATP kennst Du hoffentlich aus dem Bio-Unterricht. Wenn nicht, schau mal im Bio-Buch nach, was Du dazu findest. Das ist der Stoff, den das Bakterium für seinen eigenen Stoffwechsel gewinnen will! Außerdem bleiben bei der Reaktion 4 Wasserstoffatome übrig. Diese werden von dem Stoff „NAD+“ aufgenommen. Das zu erklären ist für 9. Klasse schon ziemlich heftige Biochemie. Es genügt, wenn Du weißt, dass NAD+ Wasserstoffatome aufnehmen kann.
Die Bakterienzellen verfügen nicht über genügend NAD+ Moleküle, um den Prozess der Glykolyse beliebig lange am Laufen zu halten. Also werden in einem zweiten Schritt die NAD+-Moleküle dadurch recycled, dass sie ihre Wasserstoff-Atome an das Pyruvat binden und nun wieder für eine neue Reaktion zur Verfügung stehen. Auf diese Weise wurde aus dem Pyruvat Milchsäure (= Lactat).
Ach ja, weil es ein Chemie-Referat ist: Schau Dir mal an, wie sich die Strukturformeln von Pyruvat und Lactat unterscheiden, also wo die beiden Wasserstoffatome hingekommen sind. Ist das eine Oxidation oder eine Reduktion? Und: Warum ist Milchsäure eigentlich eine „Säure“?
Milchsäure selbst ist ein relativ energiereicher Stoff. Es wird also nur relativ wenig Energie, die in der Glucose enthalten war, tatsächlich genutzt. Also ist die Milchsäuregärung ein sehr ineffizienter Prozess. Alle höheren Organismen zerlegen das Pyruvat noch in kleinere Bruchstücke, bis am Schluss nur noch CO2 übrig bleibt. (Das geschieht im so genannten Zitronensäure-Zyklus). Dabei fallen Unmengen von Wasserstoff-Atomen an, die alle entsorgt werden müssen. Und genau dafür benötigen höhere Organismen Sauerstoff, denn Wasserstoff + Sauerstoff → Wasser. Der einzige Vorteil der Milchsäuregärung ist der, dass sie ohne diesen Sauerstoff auskommt.
Vielleicht findest Du ja auch noch ein paar Informationen, was im Körper passiert, wenn bei sportlichen Höchstleistungen nicht genügend Sauerstoff die Muskelzellen erreicht und was das mit dem so genannten Lactat-Wert zu tun hat. Das würde auch ganz gut zu Deinem Referat passen.
Michael
