Biochemie und Biotechnologie in der Schule: Hubertus ... - ChidS

1 Enzyme
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1.6.2 Die alkoholische Gärung
„Gärung (Fermentation): Ein ATP-erzeugender Prozess, in dem organische
Verbindungen sowohl als Elektronendonatoren als auch als –akzeptoren
fungieren. Die Gärung kann in Abwesenheit von O2 stattfinden. Sie wurde von
Louis Pasteur entdeckt, der sie als la vie sans l`air („Leben ohne Luft“)
beschrieb.“ (Stryer: Biochemie, S. 499)
Wie bereits die kurze Definition andeutet handelt, es sich bei Gärungsprozessen
um anaerobe Stoffwechselwege, bei denen Energie in Form von ATP
gewonnen wird.
Auch die alkoholische Gärung ist ein solcher anaerober Stoffwechselprozess.
Sie beinhaltet den vollständigen Stoffwechselweg der Glycolyse bis zum
Pyruvat wobei hier Pyruvat weiter zu Ethanol abgebaut wird. Der
Modellorganismus für die alkoholische Gärung ist die Hefe. Sie setzt Glucose
zu Ethanol um und gewinnt dabei Energie.
Um Pyruvat nun weiter zu Etahnol abzubauen werden zwei Reaktionsschritte
benötigt. Im ersten Schritt wird das Pyruvat decarboxyliert, dabei entsteht
Acetaldehyd. Dieser Reaktionsschritt wird von dem Enzym Pyruvat-
Decarboxylase katalysiert. Es handelt sich hierbei um eine Hydrolase, da eine
Abspaltungsreaktion vorliegt. Die Pyruvat-Decarboxylase benötigt als Cofaktor
Thiaminpyrophosphat. Dieses Molekül leitet sich vom Vitamin B1 (Thiamin)
ab. Im weiteren Reaktionsverlauf wird Acetaldehyd zu Ethanol reduziert. Bei
dem abschließenden Reaktionsschritt wird NADH als Reduktionsmittel
benötigt. Die Reaktion wird durch das Enzym Alkohol-Dehydrogenase
katalysiert. Der abschließende Reaktionsschritt regeneriert NAD + , welches in
der vorgeschalteten Glycolyse benötigt wird. Die Alkohol-Dehydrogenase ist
eine Oxidoreduktase. Sie benötigt als Cofaktor in ihrem reaktiven Zentrum ein
Zinkion (Zn 2+ ). Somit handelt es sich bei der Art der Katalyse um eine
Metallionenkatalyse. Das Zinkion polarisiert im Übergangszustand die
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