У Оксидоредуктазе су протеини са ензимском активношћу који су одговорни за катализују оксидацију - реакција редукције, тј реакције укључују уклањање атома водоника или електрона у подлогама на којима дјелују.
Реакције које катализују ови ензими, као што им име каже, су реакције редукције оксидације, то јест реакције где један молекул донира електроне или атоме водоника, а други их прима, мењајући своја оксидациона стања.
Графичка шема реакције ЕЦ 1.2.1.40 типа оксидоредуктазе (Извор: акане700 Виа Викимедиа Цоммонс)
Пример ензима оксидоредуктазе који су веома чести у природи је дехидрогеназе и оксидазе. Може се поменути ензим алкохол-дехидрогеназа, који катализује дехидрогенацију етанола да би се добио ацеталдехид на зависан начин од НАД + или обрнута реакција, да би се добио етанол током алкохолне ферментације коју изводе неки комерцијално важни квасци.
Ензими транспортног ланца електрона у аеробним ћелијама су оксидоредуктазе одговорне за пумпање протона, чиме се ствара електрохемијски градијент кроз унутрашњу митохондријску мембрану који омогућава покретање синтезе АТП-а.
Опште карактеристике
Ензими оксидоредуктазе су ензими који катализирају оксидацију једног једињења и истовремено смањивање другог.
За њихов рад обично је неопходно присуство различитих врста коензима. Коензими испуњавају функцију донирања или прихватања електрона и атома водоника које оксидоредуктазе додају или уклањају у своје супстрате.
Estas coenzimas pueden ser el par NAD+/NADH o el par FAD/FADH2. En muchos sistemas metabólicos aeróbicos, estos electrones y átomos de hidrógeno son eventualmente transferidos desde las coenzimas involucradas al oxígeno.
Son enzimas con una pronunciada “falta” de especificidad de sustrato, lo que les permite catalizar reacciones de entrecruzamiento en distintos tipos de polímeros, bien se trate de proteínas o de carbohidratos.
Clasificación
Muchas veces, la nomenclatura y clasificación de estas enzimas se basa tanto en el sustrato principal que emplean como en el tipo de coenzima que requieren para funcionar.
Según las recomendaciones del Comité de Nomenclatura de la Unión Internacional para Bioquímica y Biología Molecular (NC-IUBMB), estas enzimas pertenecen a la clase E.C. 1 e incluyen más o menos 23 tipos diferentes (E.C.1.1-E.C.1.23), que son:
- ЕЦ 1.1: који делују на ЦХ-ОХ групе донатора.
- ЕЦ 1.2: који делују на алдехидну групу или оксо групу давалаца.
- ЕЦ 1.3: који делују на ЦХ-ЦХ групе донора.
- ЕЦ 1.4: који делују на ЦХ-НХ2 групе донора.
- ЕЦ 1.5: који делују на ЦХ-НХ групе донора.
- ЕЦ 1.6: који делују у НАДХ или у НАДПХ.
- ЕЦ 1.7: који делују на друга једињења азота као доноре.
- ЕЦ 1.8: који делују на сумпорне групе донора.
- ЕЦ 1.9: који дјелују у групама донатора.
- ЕЦ 1.10: који делују на доноре попут дифенола и других сродних супстанци.
- ЕЦ 1.11: који делују на пероксид као акцептор.
- ЕЦ 1.12: који делују на водоник као донатор.
- ЕЦ 1.13: који делују на једноставне доноре са уградњом молекуларног кисеоника (оксигеназе).
- ЕЦ 1.14: који делују на „упарене“ доноре, уз укључивање или смањење молекуларног кисеоника.
- ЕЦ 1.15: који делују на супероксиде као акцептори.
- ЕЦ 1.16: који оксидује јоне метала.
- ЕЦ 1.17: који делују на ЦХ или ЦХ2 групе.
- ЕЦ 1.18: који делују на протеине који садрже гвожђе и трпе као доноре.
- ЕЦ 1.19: који делују на смањени флаводоксин као донор.
- ЕЦ 1,20: који делују на доноре попут фосфора и арсена.
- ЕЦ 1,21: који делују у реакцији КСХ + ИХ = КСИ.
- ЕЦ 1.22: који делују на халогене донора.
- ЕЦ 1,23: који смањују ЦОЦ групе као акцепторе.
- ЕЦ 1.97: остале оксидоредуктазе.
Свака од ових категорија надаље укључује подгрупе у које су раздвојени ензими у складу са преференцијама супстрата.
На пример, унутар групе оксидоредуктаза које делују на ЦХ-ОХ групе својих давалаца постоје неки који преферирају НАД + или НАДП + као акцепторе, док други користе цитохроме, кисеоник, сумпор итд.
Структура
Како је група оксидоредуктаза изузетно разнолика, успостављање дефинисаних структурних карактеристика је прилично тешко. Његова структура варира не само од ензима до ензима, већ и између врста или група живих бића, па чак и од ћелије до ћелије у различитим ткивима.
Биоинформатички модел структуре ензима оксидоредуктазе (Извор: Јавахар Сваминатхан и особље МСД-а из Европског института за биоинформатику Виа Викимедиа Цоммонс)
Ензим пируват дехидрогеназа, на пример, је комплекс који се састоји од три узастопно повезане каталитичке подјединице познате под називом Е1 подјединица (пируват дехидрогеназа), Е2 подјединица (дихидролипоамид ацетилтрансфераза) и Е3 подјединица (дихидролипоамид дехидрогеназа).
Свака од ових подјединица, заузврат, може бити састављена од више протеинских мономера исте врсте или различитих типова, то јест, могу бити хомодимерни (они са само два једнака мономера), хетеротримерна (они са три мономера) различито) и тако даље.
Међутим, то су обично ензими састављени од алфа-хеликоптера и β пресавијених листова распоређених на различите начине, са специфичним интра- и интермолекуларним интеракцијама различитих врста.
Карактеристике
Ензими оксидоредуктазе катализују реакције редукције оксидације у готово свим ћелијама свих живих бића у биосфери. Ове реакције су генерално реверзибилне, при чему се стање оксидације једног или више атома у истом молекулу мења.
Оксидоредуктазама су обично потребна два супстрата, онај који делује као донор водоника или електрона (за оксидацију) и други који делује као акцептор водоника или електрона (за смањење).
Ови ензими су изузетно важни за многе биолошке процесе у различитим врстама ћелија и организама.
Они делују, на пример, у синтези меланина (пигмента који се формира у ћелијама људске ћелије), у стварању и разградњи лигнина (структурно једињење биљних ћелија), у пресавијању протеина итд.
Индустријски се користе за модификовање текстуре неких намирница, а примери за њих су пероксидазе, глукозида оксидазе и друге.
Даље, најистакнутији ензими ове групе су они који учествују као електронски преносници у транспортним ланцима митохондријске мембране, хлоропластима и унутрашњој мембрани плазме бактерија, где су трансмембрански протеини.
Примери оксидоредуктаза
Постоји стотине примера ензима оксидоредуктазе у природи и индустрији. Ови ензими, као што је дискутирано, имају најважније функције за ћелијску функцију, а самим тим и за живот сам по себи.
Оксидоредуктазе не укључују само ензиме пероксидазе, лаказе, глукозне оксидазе или алкохолне дехидрогеназе; Они такође комбинују важне комплексе као што су ензим глицералдехид 3-фосфат дехидрогеназа или комплекс пируват дехидрогеназе, итд., Неопходни са становишта катаболизма глукозе.
Такође укључује све ензиме комплекса за транспорт електрона у унутрашњој митохондријалној мембрани или у унутрашњој мембрани бактерија, слично као неки ензими који се налазе у хлоропластима биљних организама.
Пероксидазе
Пероксидазе су веома разнолики ензими и користе водоник пероксид као акцептор електрона да катализују оксидацију широког спектра супстрата, укључујући феноле, амине или тиоле, између осталих. У својим реакцијама смањују хидроген пероксид да би створили воду.
Они су врло важни са индустријског становишта, а пероксидаза из хрена је најважнија и најгледанија од свих.
Биолошки гледано, пероксидазе су важне за уклањање једињења реактивног кисеоника која могу узроковати значајна оштећења ћелија.
Референце
- Енцицлопаедиа Британница. (2019). Преузето 26. децембра 2019. са ввв.британница.цом
- Ерцили-Цура, Д., Хуппертз, Т., и Келли, АЛ (2015). Ензиматска модификација текстуре млечних производа. У Измене текстуре хране (стр. 71-97). Воодхеад Публисхинг.
- Матхевс, ЦК, Ван Холде, КЕ и Ахерн, КГ (2000). Биохемија. Додати. Веслеи Лонгман, Сан Франциско.
- Нелсон, ДЛ, Лехнингер, АЛ и Цок, ММ (2008). Лехнингерови принципи биохемије. Мацмиллан.
- Одбор за номенклатуру Међународне уније за биохемију и молекуларну биологију (НЦ-ИУБМБ). (2019). Преузето са ввв.кмул.ац.ук/сбцс/иубмб/ензиме/индек.хтмл
- Пател, МС, Немериа, НС, Фуреи, В., и Јордан, Ф. (2014). Комплекси пируват дехидрогеназе: функција и регулација заснована на структури. Часопис за биолошку хемију, 289 (24), 16615-16623.