Alcohol deshidrogenasa en la levadura: función y mecanismo

Función alcohol deshidrogenasa

¿Qué permite que el pan suba? ¿Qué convierte el jugo de uva en vino? Estas transformaciones se deben a los procesos de diferentes tipos de levaduras que utilizan la enzima alcohol deshidrogenasa.

En los seres humanos, la alcohol deshidrogenasa funciona para descomponer el alcohol que de otro modo sería tóxico y produce NADH (junto con aldehídos o cetonas), que se puede utilizar para producir energía. Sin embargo, en las levaduras, la enzima es más grande y en realidad hace lo contrario.

En las levaduras, la enzima alcohol deshidrogenasa se usa para convertir aldehídos y cetonas en alcoholes y NADH en NAD + que las levaduras pueden usar como energía.


La enzima alcohol deshidrogenasa 3D
Enzima alcohol deshidrogenasa

Este proceso de levaduras que convierten aldehídos y cetonas en alcoholes se llama fermentación . Esta fermentación es lo que crea bebidas alcohólicas (como el vino) y crea el gas para que el pan suba. Con frecuencia utilizamos este proceso de levadura para hacer los alimentos que comemos. Las levaduras fermentan porque necesitan una fuente continua de NAD + para metabolizar la glucosa para obtener energía.

Reacción de alcohol deshidrogenasa

En los seres humanos, normalmente mostramos la reacción de alcohol deshidrogenasa como un alcohol que agrega un hidrógeno a NAD + para formar NADH y un aldehído o cetona. Sin embargo, es importante señalar que esta reacción también se puede revertir utilizando la misma enzima.


Observe cómo la reacción usa una flecha en ambas direcciones para mostrar que la reacción de alcohol deshidrogenasa es reversible.
Reacción de alcohol deshidrogenasa

Normalmente, en las levaduras, el aldehído utilizado es el acetaldehído. Cuando la glucosa se metaboliza (se descompone para obtener energía), crea piruvato. En los seres humanos, este piruvato se metaboliza para formar lactato. Pero en las levaduras se metaboliza para formar acetaldehído.

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El proceso de convertir el piruvato en acetaldehído libera CO 2 , que es lo que da a las bebidas como el champán su efecto burbujeante y lo que produce el gas para que el pan suba.

El acetaldehído se puede convertir en etanol, reformando el NAD + para que la glucólisis pueda continuar.

Mecanismo de alcohol deshidrogenasa

El mecanismo por el cual las levaduras realizan la reacción de alcohol deshidrogenasa es muy similar al mecanismo por el cual lo hacen los humanos, simplemente al revés. Usemos la estructura de NADH como:

NADH

Y la estructura de NAD + como:

NAD +

La alcohol deshidrogenasa simplemente utiliza zinc en el sitio activo. El zinc estabiliza el oxígeno en el acetaldehído para que el hidrógeno pueda atacar al carbonilo. Se agrega un extra de hidrógeno, formando el etanol y el NAD + :


El hidrógeno de NADH en rojo;
el hidrógeno libre añadido en azul
Mecanismo de reacción

El hidrógeno agregado al carbonilo proviene del NADH, mientras que el hidrógeno agregado al oxígeno proviene del hidrógeno libre.

Resumen de la lección

La alcohol deshidrogenasa es una enzima que puede descomponer el alcohol y NAD + en NADH, o revertir la reacción para tomar NADH y producir alcohol y NAD + .

En las levaduras, la enzima es más grande y se usa para producir alcohol (en lugar de descomponer el alcohol como los humanos). Esto permite que las levaduras creen NAD + para que la glucólisis pueda continuar, creando energía.

El proceso de formación del alcohol se llama fermentación , que es lo que crea las bebidas alcohólicas y crea el gas para que el pan suba. Las levaduras suelen utilizar acetaldehído para formar etanol.

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La reacción toma un acetaldehído y una molécula de NADH con hidrógeno libre para formar etanol y NAD + . La enzima usa zinc para estabilizar el acetaldehído en la reacción.