Oksidoredüktazlar kataliz oksidasyon sorumludur enzimatik etkinliği olan proteinlerdir - indirgeme reaksiyonları, yani, substratlar olarak hidrojen atomu ya da elektron çıkarılmasını kapsayan reaksiyonlar ı ile birlikte hareket ederler.
Bu enzimler tarafından katalize edilen reaksiyonlar, adlarından da anlaşılacağı gibi, oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarıdır, yani bir molekülün elektron veya hidrojen atomları bağışladığı ve diğerinin bunları aldığı ve ilgili oksidasyon durumlarını değiştirdiği reaksiyonlardır.
EC 1.2.1.40 tipi bir oksidoredüktaz reaksiyonunun grafik şeması (Kaynak: akane700, Via Wikimedia Commons)
Doğada çok yaygın olan oksidoredüktaz enzimlerine bir örnek dehidrojenazlar ve oksidazlardır. Bazı ticari açıdan önemli mayalar tarafından gerçekleştirilen alkollü fermantasyon sırasında etanol üretmek için NAD + bağımlı bir şekilde asetaldehit üretmek için etanolün dehidrojenasyonunu katalize eden alkol dehidrojenaz enziminden veya ters reaksiyondan söz edilebilir.
Aerobik hücrelerdeki elektron taşıma zincirinin enzimleri, protonların pompalanmasından sorumlu olan oksidoredüktazlardır, bu nedenle ATP sentezinin desteklenmesine izin veren dahili mitokondriyal membrandan elektrokimyasal gradyan üretirler.
Genel özellikleri
Oksidoredüktaz enzimleri, bir bileşiğin oksidasyonunu ve diğerinin buna eşlik eden indirgenmesini katalize eden enzimlerdir.
Bunlar normal olarak işlemeleri için farklı tipte koenzimlerin varlığını gerektirir. Koenzimler, oksidoredüktazların substratlarına eklediği veya çıkardığı elektronları ve hidrojen atomlarını verme veya kabul etme işlevini yerine getirir.
Bu koenzimler, NAD + / NADH çifti veya FAD / FADH2 çifti olabilir. Pek çok aerobik metabolik sistemde, bu elektronlar ve hidrojen atomları en sonunda ilgili koenzimlerden oksijene aktarılır.
Bunlar, ister protein ister karbonhidrat olsun, farklı polimer türlerinde çapraz bağlanma reaksiyonlarını katalize etmelerine olanak tanıyan, belirgin bir substrat özgüllüğü "eksikliği" olan enzimlerdir.
sınıflandırma
Çoğu zaman, bu enzimlerin adlandırılması ve sınıflandırılması, hem kullandıkları ana substrata hem de işlev görmeleri için ihtiyaç duydukları koenzim türüne dayanır.
Uluslararası Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Birliği'nin (NC-IUBMB) İsimlendirme Komitesi'nin tavsiyelerine göre, bu enzimler EC 1 sınıfına aittir ve aşağı yukarı 23 farklı türü (EC1.1-EC1.23) içerir. :
- EC 1.1: donörlerin CH-OH gruplarına etki eden.
- EC 1.2: donörlerin aldehit grubuna veya okso grubuna etki eden.
- EC 1.3: donörlerin CH-CH gruplarına etki eden.
- EC 1.4: donörlerin CH-NH2 gruplarına etki eden.
- EC 1.5: donörlerin CH-NH gruplarına etki eden.
- EC 1.6: NADH veya NADPH'de hareket eden.
- EC 1.7: donör olarak diğer nitrojen bileşikleri üzerinde etki gösterir.
- EC 1.8: donörlerin sülfür gruplarına etki eden.
- EC 1.9: bağışçıların hem gruplarında hareket eden.
- EC 1.10: difenoller ve diğer ilgili maddeler gibi donörlere etki eden.
- EC 1.11: bir alıcı olarak peroksit üzerinde etkili olan.
- EC 1.12: bir donör olarak hidrojene etki eden.
- EC 1.13: moleküler oksijenin (oksijenazlar) dahil edilmesiyle basit vericiler üzerinde etkili olur.
- EC 1.14: moleküler oksijenin dahil edilmesi veya azaltılmasıyla "eşleştirilmiş" donörlere etki eden.
- EC 1.15: alıcı olarak süperoksitlere etki eden.
- EC 1.16: metal iyonlarını oksitleyen.
- EC 1.17: CH veya CH2 gruplarına etki eden.
- EC 1.18: demir içeren ve donör olarak acı çeken proteinlere etki eden.
- EC 1.19: bir donör olarak indirgenmiş flavodoksin üzerinde etkili olan.
- EC 1.20: fosfor ve arsenik gibi donörlere etki eden.
- EC 1.21: XH + YH = XY reaksiyonunda etkili olan.
- EC 1.22: donörlerin halojenine etki eden.
- EC 1.23: COC gruplarını alıcı olarak azaltan.
- EC 1.97: diğer oksidoredüktazlar.
Bu kategorilerin her biri ayrıca enzimlerin substrat tercihine göre ayrıldığı alt grupları içerir.
Örneğin, donörlerinin CH-OH gruplarına etki eden oksidoredüktazlar grubu içinde, alıcı olarak NAD + veya NADP + 'yı tercih edenler varken diğerleri sitokromlar, oksijen, sülfür vb.
yapı
Oksidoredüktazlar grubu son derece çeşitli olduğundan, tanımlanmış bir yapısal karakteristik oluşturmak oldukça zordur. Yapısı sadece enzimden enzime değil, aynı zamanda canlı türleri veya grupları arasında ve hatta farklı dokularda hücreden hücreye değişiklik gösterir.
Bir oksidoredüktaz enziminin yapısının biyoinformatik modeli (Kaynak: Jawahar Swaminathan ve MSD personeli, Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü Via Wikimedia Commons)
Örneğin, piruvat dehidrojenaz enzimi, E1 alt birimi (piruvat dehidrojenaz), E2 alt birimi (dihidrolipoamid asetiltransferaz) ve E3 alt birimi (dihidrolipoamid dehidrojenaz) olarak bilinen üç ardışık olarak bağlanmış katalitik alt birimden oluşan bir komplekstir.
Bu alt birimlerin her biri, sırayla, aynı tipte veya farklı tiplerde birden fazla protein monomerinden oluşabilir, yani homodimerik (yalnızca iki eşit monomere sahip olanlar), heterotrimerik (üç monomere sahip olanlar) olabilirler. farklı) ve benzeri.
Bununla birlikte, bunlar genellikle, farklı türlerde spesifik molekül içi ve moleküller arası etkileşimlerle, farklı şekillerde düzenlenmiş alfa sarmalları ve fold-katlı tabakalardan oluşan enzimlerdir.
Özellikleri
Oksidoredüktaz enzimleri, biyosferdeki tüm canlıların hemen hemen tüm hücrelerinde oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarını katalize eder. Bu reaksiyonlar genellikle tersine çevrilebilir, burada aynı molekül içindeki bir veya daha fazla atomun oksidasyon durumu değiştirilir.
Oksidoredüktazlar genellikle iki substrata ihtiyaç duyar; biri hidrojen veya elektron vericisi (oksitlemek için) ve diğeri hidrojen veya elektron alıcısı (indirgemek için) olarak işlev görür.
Bu enzimler, farklı hücre ve organizmalardaki birçok biyolojik işlem için son derece önemlidir.
Örneğin melanin sentezinde (insan derisinin hücrelerinde oluşan bir pigment), lignin (bitki hücrelerinin yapısal bileşiği) oluşumu ve bozunmasında, katlamada çalışırlar. protein vb.
Bazı yiyeceklerin dokusunu değiştirmek için endüstriyel olarak kullanılırlar ve bunların örnekleri peroksidazlar, glikoz oksidazlar ve diğerleridir.
Dahası, bu grubun en önemli enzimleri, mitokondriyal zarın, kloroplastların ve transmembran proteinleri oldukları bakterilerin iç plazma zarının taşıma zincirlerine elektronik taşıyıcılar olarak katılanlardır.
Oksidoredüktaz örnekleri
Doğada ve endüstride yüzlerce oksidoredüktaz enzimi örneği vardır. Bu enzimler, tartışıldığı gibi, hücre işlevi ve dolayısıyla yaşam için son derece önemli işlevlere sahiptir.
Oksidoredüktazlar sadece peroksidazlar, lakkazlar, glikoz oksidazlar veya alkol dehidrojenaz enzimleri içermez; Glikoz katabolizması açısından gerekli olan enzim gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz veya piruvat dehidrojenaz kompleksi vb. Gibi önemli kompleksleri de birleştirirler.
Bitki organizmalarının kloroplastlarında bulunan bazı enzimlere benzer şekilde, iç mitokondriyal membranda veya bakterilerin iç membranında bulunan elektron taşıma kompleksinin tüm enzimlerini de içerir.
Peroksidazlar
Peroksidazlar çok çeşitli enzimlerdir ve diğerleri arasında fenoller, aminler veya tioller dahil olmak üzere çok çeşitli substratların oksidasyonunu katalize etmek için bir elektron alıcısı olarak hidrojen peroksit kullanır. Reaksiyonlarında su üretmek için hidrojen peroksiti azaltırlar.
Endüstriyel açıdan çok önemlidirler, yaban turpu peroksidazı en önemlisi ve en çok çalışılanıdır.
Biyolojik olarak konuşursak, peroksidazlar, hücrelere önemli ölçüde zarar verebilecek reaktif oksijen bileşiklerinin uzaklaştırılması için önemlidir.
Referanslar
- Encyclopaedia Britannica. (2019). 26 Aralık 2019 tarihinde www.britannica.com adresinden erişildi.
- Ercili-Cura, D., Huppertz, T. ve Kelly, AL (2015). Süt ürünleri dokusunun enzimatik modifikasyonu. Gıda Dokusunun Değiştirilmesi içinde (sayfa 71-97). Woodhead Yayıncılık.
- Mathews, CK, Van Holde, KE ve Ahern, KG (2000). Biyokimya. Ekle. Wesley Longman, San Francisco.
- Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.
- Uluslararası Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Birliği (NC-IUBMB) İsimlendirme Komitesi. (2019). Www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html adresinden erişildi.
- Patel, MS, Nemeria, NS, Furey, W. ve Jordan, F. (2014). Piruvat dehidrojenaz kompleksleri: yapı bazlı fonksiyon ve düzenleme. Biyolojik Kimya Dergisi, 289 (24), 16615-16623.