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2023-12-29T21:32:18Z

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{{Infobox Protein
|Name =
|Bild = Protein ADH1A PDB 1deh.png
|Bild_legende = ADH1A
|Kofaktor = Zn2+
|Struktur = Homodimer
|Isoformen = 7
|EC-Nummer = 1.1.1.1
|Kategorie = Oxidoreduktase
|Substrat = Alkohol + NAD+
|Produkte = Carbonylverbindung + NADH + H+
}}

'''Alkoholdehydrogenasen''' ('''ADH''') sind [[Enzym]]e, die sowohl die Reaktion von [[Alkohole]]n zu den entsprechenden [[Aldehyd]]en oder [[Ketone]]n und auch die [[Rückreaktion]] dieser (Aldehyd zu Alkohol) [[Katalyse|katalysieren]]. Beispiele hierfür sind der letzte Schritt der [[Alkoholische Gärung|Alkoholischen Gärung]] durch [[Backhefe|Hefe]], bei der [[Acetaldehyd]] zu [[Ethanol]] umgewandelt wird, als auch die umgekehrte Variante (Ethanol zu Acetaldehyd), die im menschlichen Körper im Rahmen des Alkoholabbaus stattfindet. Es handelt sich in jedem Fall um [[Redoxreaktion]]en. Alkoholdehydrogenasen kommen in allen Lebewesen vor.

== Die katalysierten Reaktionen ==
[[Datei:Ethanol fermentation de.svg|413x413px|mini|Ablauf der alkoholischen Gärung]]
Es reagieren ausschließlich [[Primär (Chemie)|primäre]] und [[Sekundär (Chemie)|sekundäre]] Alkohole; [[Tertiär (Chemie)|tertiäre]] Alkohole reagieren nicht mit NAD+.

=== Primärer Alkohol ===
Ein primärer Alkohol reagiert mit NAD+ zu einem Aldehyd und NADH und umgekehrt (Gleichgewichtsreaktion):
:<math> \mathrm{R\text{–}CH_2\text{–}OH + NAD^+ \rightleftharpoons\; R\text{–}CHO + NADH + H^+} </math>

=== Sekundärer Alkohol ===
Aus einem sekundären Alkohol und NAD+ entstehen Keton und NADH und umgekehrt (Gleichgewichtsreaktion):
:<math> \mathrm{R\text{–}CH(OH)\text{–}R' + NAD^+ \rightleftharpoons\; R\text{–}CO\text{–}R' + NADH + H^+} </math>

== ADH-Isoenzyme im Menschen ==
Im Humanstoffwechsel koexistieren mindestens fünf unterschiedliche Alkoholdehydrogenasen. Alle sind [[Dimer]]e aus zwei Polypeptidketten, wobei jede Untereinheit zwei [[Zink]]ionen (Zn2+) enthält und zwischen 374 und 386 Aminosäuren lang ist. Eines dieser Ionen ist essenziell für die Funktion des Enzyms: Es ist am aktiven Zentrum lokalisiert und stabilisiert die Hydroxygruppe des Alkohols.

{| class="wikitable"
|-
! rowspan="2"| Klasse !! colspan="3"| Mögliche Untereinheit !! rowspan="2"| Eigenschaften
|-
! Gen-Name !! UniProt !! OMIM
|-
|rowspan="3"| I || {{HGNC||ADH1A}} || {{UniProt|P07327|kurz}} || {{OMIM|103700|kurz}} ||rowspan="3"| Ethanol- und Methanoloxidation
|-
| {{HGNC||ADH1B}} || {{UniProt|P00325|kurz}} || {{OMIM|103720|kurz}}
|-
| {{HGNC||ADH1C}} || {{UniProt|P00326|kurz}} || {{OMIM|103730|kurz}}
|-
| II || {{HGNC||ADH4}} || {{UniProt|P08319|kurz}} || {{OMIM|103740|kurz}} || 3,4-Dihydroxyphenylglycol- und 4-Hydroxy-3-methoxyphenylglycol-Biosynthese, sowie [[Benzaldehyd]]-Hydrogenierung (im Abbau von [[Adrenalin]] und [[Noradrenalin]])<ref>{{Literatur |Autor=G. Mårdh, A. L. Dingley, D. S. Auld, B. L. Vallee |Titel=Human class II (pi) alcohol dehydrogenase has a redox-specific function in norepinephrine metabolism |Sammelwerk=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America]] |Band=83 |Nummer=23 |Datum=1986-12 |Seiten=8908–8912 |DOI=10.1073/pnas.83.23.8908 |PMC=387042 |PMID=3466164}}</ref> [[Retinol]]-Metabolismus<ref>{{Literatur |Autor=Sílvia Martras, Rosana Alvarez, Oriol Gallego, Marta Domínguez, Angel R. de Lera, Jaume Farrés, Xavier Parés |Titel=Kinetics of human alcohol dehydrogenase with ring-oxidized retinoids: effect of Tween 80 |Sammelwerk=[[Archives of Biochemistry and Biophysics]] |Band=430 |Nummer=2 |Datum=2004-10-15 |Seiten=210–217 |DOI=10.1016/j.abb.2004.07.002 |PMID=15369820}}</ref>
|-
| III || {{HGNC||ADH5}} || {{UniProt|P11766|kurz}} || {{OMIM|103710|kurz}} || [[Glutathion]]-abhängige [[Formaldehyd]]-Dehydrogenierung ({{EC|1.1.1.284}})<ref>{{Literatur |Autor=K. Engeland, J. O. Höög, B. Holmquist, M. Estonius, H. Jörnvall, B. L. Vallee |Titel=Mutation of Arg-115 of human class III alcohol dehydrogenase: a binding site required for formaldehyde dehydrogenase activity and fatty acid activation |Sammelwerk=[[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America]] |Band=90 |Nummer=6 |Datum=1993-03-15 |Seiten=2491–2494 |DOI=10.1073/pnas.90.6.2491 |PMC=46113 |PMID=8460164}}</ref>
|-
| IV || {{HGNC||ADH6}} || {{UniProt|P28332|kurz}} || {{OMIM|103735|kurz}} || Ethanoloxidation, [[Benzylalkohol]]<ref>{{Literatur |Autor=C. S. Chen, A. Yoshida |Titel=Enzymatic properties of the protein encoded by newly cloned human alcohol dehydrogenase ADH6 gene |Sammelwerk=[[Biochemical and Biophysical Research Communications]] |Band=181 |Nummer=2 |Datum=1991-12-16 |Seiten=743–747 |DOI=10.1016/0006-291x(91)91253-9 |PMID=1755855}}</ref>
|-
| V || {{HGNC||ADH7}} || {{UniProt|P40394|kurz}} || {{OMIM|103700|kurz}} || Retinoloxidation, Ethanoloxidation (nur hohe Konzentrationen)
|}

=== Klasse-I ADH ===
Die Alkoholdehydrogenase 1 (ADH1) katalysiert den Abbau toxischer Alkohole im menschlichen Körper sowie bei vielen Tierarten. Das im Magen und Leber vorhandene Enzym [[Katalyse|katalysiert]] hauptsächlich die [[Oxidation]] von [[Ethanol]] zu [[Acetaldehyd]] unter Beteiligung des [[Koenzym|Cofaktors]] [[Nicotinamidadenindinukleotid|NAD+]]:

[[Datei:Ox Ethanol V3.svg|zentriert|480px|Oxidation von Ethanol durch NAD+ zu Acetaldehyd und NADH]]

Im menschlichen Körper wirkt ADH1 vor allem in der [[Leber]], allerdings auch im [[Magen]]. Auf diese Weise wird beispielsweise in [[Alkoholisches Getränk|alkoholischen Getränken]] enthaltenes [[Ethanol]] zunächst zu [[Acetaldehyd]] und schließlich durch das Enzym [[Aldehyd-Dehydrogenasen|Aldehyddehydrogenase 2 (ALDH2)]] zu [[Essigsäure]] [[Oxidation|oxidiert]]. Diese wird dann im [[Citratzyklus]] zu [[Wasser]] und [[Kohlenstoffdioxid]] abgebaut. Für das Einschleusen in den Citratzyklus ist das Enzym Acetyl-CoA-Synthetase notwendig, welches unter [[Adenosintriphosphat|ATP]]-Verbrauch [[Acetyl-CoA]] bildet.

Die Menge des ADH1-Enzyms im Körper ist von Person zu Person unterschiedlich und bestimmt, wie schnell der getrunkene Alkohol im Körper abgebaut wird. Wie viel Alkohol ein Mensch verträgt (im Sinne von „Trinkfestigkeit“), ist von vielen Faktoren abhängig, z. B. der Gewohnheit, mit einem hohen Alkoholgehalt umzugehen. Im Allgemeinen haben [[Ostasien|Ostasiaten]], [[indigene Völker Amerikas]] und [[Aborigines]] Australiens eher geringe Mengen ADH im Körper, und Frauen weniger als Männer.<ref>{{Literatur |Autor=Alexander Parlesak, Michael Hans-Ulrich Billinger, Christiane Bode, Johann Christian Bode |Titel=Gastric alcohol dehydrogenase activity in man: influence of gender, age, alcohol consumption and smoking in a caucasian population |Sammelwerk=Alcohol and Alcoholism (Oxford, Oxfordshire) |Band=37 |Nummer=4 |Datum=2002 |ISSN=0735-0414 |Seiten=388–393 |DOI=10.1093/alcalc/37.4.388 |PMID=12107043}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=K. Dohmen, E. Baraona, H. Ishibashi, G. Pozzato, M. Moretti, C. Matsunaga, K. Fujimoto, C. S. Lieber |Titel=Ethnic differences in gastric sigma-alcohol dehydrogenase activity and ethanol first-pass metabolism |Sammelwerk=Alcoholism, Clinical and Experimental Research |Band=20 |Nummer=9 |Datum=1996-12 |ISSN=0145-6008 |Seiten=1569–1576 |DOI=10.1111/j.1530-0277.1996.tb01701.x |PMID=8986205}}</ref>

Alkoholdehydrogenase 1 ist verantwortlich für die [[Toxizität]] anderer Alkohole: Zum Beispiel oxidiert sie [[Methanol]] zu dem wesentlich giftigeren Produkt Methanal ([[Formaldehyd]]) sowie [[Ethylenglycol]] zu [[Glycolaldehyd]] und [[Glyoxalsäure]]. Die konventionelle Behandlung dieser Art von [[Vergiftung|Vergiftungen]] besteht in der Applikation von Ethanol (kompetitive Hemmung von ADH1 durch Ethanol), der bevorzugt in der Leber umgesetzt wird. Solange der Ethanolabbau stattfindet, wird das Methanol durch die Nieren ausgeschieden. Somit tritt keine Vergiftung des Körpers durch das Methanal auf. Außerdem existiert mit [[Fomepizol]] (4-Methylpyrazol) die Möglichkeit, ADH1 [[Kompetitive Hemmung|kompetitiv]] zu hemmen. Ein weiterer [[Inhibitor]] ist [[2-Fluorethanol]]. Außerdem hemmen alle Rheumamittel/Schmerzmittel vom Typ der [[Nichtsteroidales Antirheumatikum|NSAR]] die ADH mehr oder minder stark.<ref>{{Literatur |Autor=Marisa Battistella |Titel=Fomepizole as an antidote for ethylene glycol poisoning |Sammelwerk=[[The Annals of Pharmacotherapy]] |Band=36 |Nummer=6 |Datum=2002-06 |Seiten=1085–1089 |DOI=10.1345/aph.1A397 |PMID=12022913}}</ref>

== Funktionen ==
In [[Hefen]] und vielen [[Bakterien]] spielt die Alkoholdehydrogenase eine wichtige Rolle in der [[Gärung]] (vgl. Abbildung):

[[Pyruvat]] aus der [[Glykolyse]] wird in Acetaldehyd und Kohlenstoffdioxid umgesetzt, was eine [[Pyruvatdecarboxylase]] ({{EC|4.1.1.1}}) katalysiert. Anschließend wird der Aldehyd durch die ADH unter Verbrauch von NADH zu Ethanol reduziert. Auf diese Weise wird für die Glykolyse benötigtes NAD+ regeneriert. ADH aus Hefe ist größer als die menschliche und besteht aus vier Untereinheiten. Ihr aktives Zentrum besitzt Zink als Metallion. Dennoch sind die Enzyme aus Pilz und Mensch nahe verwandt.<ref>{{Literatur |Autor=Vladimir Leskovac, Svetlana Trivić, Draginja Pericin |Titel=The three zinc-containing alcohol dehydrogenases from baker’s yeast, Saccharomyces cerevisiae |Sammelwerk=FEMS yeast research |Band=2 |Nummer=4 |Datum=2002 |ISSN=1567-1356 |Seiten=481–494 |DOI=10.1111/j.1567-1364.2002.tb00116.x |PMID=12702265}}</ref>

In [[Insekten]] wie der Fruchtfliege kommt eine der menschlichen nicht verwandte Alkoholdehydrogenase vor, an die kein Metallion gebunden ist.<ref>{{Literatur |Autor=P. W. Heinstra, G. E. Thörig, W. Scharloo, W. Drenth, R. J. Nolte |Titel=Kinetics and thermodynamics of ethanol oxidation catalyzed by genetic variants of the alcohol dehydrogenase from Drosophila melanogaster and D. simulans |Sammelwerk=[[Biochimica et Biophysica Acta]] |Band=967 |Nummer=2 |Datum=1988 |Seiten=224–233 |DOI=10.1016/0304-4165(88)90013-x |PMID=3142528}}</ref>

Eine dritte Klasse der Alkoholdehydrogenasen enthält ''Eisen'' als Zentralion. Diese existieren in Bakterien, und eine (anscheinend inaktive) Form wurde in Hefe gefunden.<ref>{{Literatur |Autor=Motoaki Yabe, Kazuyuki Shitara, Jun Kawashima, Hirofumi Shinoyama, Akikazu Ando, Takaaki Fujii |Titel=Purification and Properties of an Alcohol Dehydrogenase Isozyme from a Methanol-using Yeast, Candida sp. N-16 |Sammelwerk=[[Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry]] |Band=56 |Nummer=2 |Datum=1992 |Seiten=338–339 |DOI=10.1271/bbb.56.338}}</ref>

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Chu-Fang Chou, Ching-Long Lai, Yen-Chun Chang, Gregg Duester, Shih-Jiun Yin
|Titel=Kinetic mechanism of human class IV alcohol dehydrogenase functioning as retinol dehydrogenase
|Sammelwerk=[[Journal of Biological Chemistry]]
|Band=277
|Nummer=28
|Datum=2002-07
|Seiten=25209–25216
|DOI=10.1074/jbc.M201947200
|PMID=11997393}}
* {{Literatur
|Autor=[[Klaus Roth (Chemiker)|Roth, K.]]
|Titel=Chemische Köstlichkeiten
|Auflage=1.
|Verlag=Wiley-VCH
|Ort=Weinheim
|Datum=2010
|ISBN=978-3-527-32752-2
|Seiten=206–215}}
* {{Literatur
|Hrsg=Fuchs, G.
|Titel=Allgemeine Mikrobiologie
|Auflage=9.
|Verlag=Thieme
|Ort=Stuttgart
|Datum=2014
|ISBN=978-3-13-444609-8
|Seiten=262}}

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Alkohol-Dehydrogenase (NAD+)}}
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Alkohol-Stoffwechsel}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Oxidoreduktase]]
[[Kategorie:Alkoholkonsum]]

Alkoholdehydrogenase - Versionsgeschichte

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