OXIDOREDUCTASES: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR, HALIMBAWA - BIOLOGY - 2025

Ang mga oxidoreductases ay mga protina na may aktibidad na enzymatic na responsable para sa catalyzing oxidation - pagbabawas ng mga reaksyon, i.e., mga reaksyon na kinasasangkutan ng pag-alis ng mga hydrogen atoms o electron sa mga substrate kung saan sila kumilos.

Ang mga reaksyon na napalaki ng mga enzim na ito, tulad ng ipinapahiwatig ng kanilang pangalan, ay mga reaksyon na pagbabawas ng oksihenasyon, iyon ay, mga reaksyon kung saan ang isang molekula ay nagbibigay ng mga electron o hydrogen atoms at isa pang tumatanggap sa kanila, na nagbabago sa kani-kanilang mga estado na oksihenasyon.

Ang graphic na scheme ng reaksyon ng isang EC 1.2.1.40 na uri ng oxidoreductase (Pinagmulan: akane700 Via Wikimedia Commons)

Isang halimbawa ng mga oxidoreductase enzymes na pangkaraniwan sa kalikasan ay ang mga dehydrogenases at mga oxidases. Ang pagbanggit ay maaaring gawin ng alkohol na dehydrogenase enzyme, na catalyzes ang dehydrogenation ng ethanol upang makagawa ng acetaldehyde sa isang paraan na nakasalalay sa NAD + o ang reverse reaksyon, upang makabuo ng etanol sa panahon ng alkohol na pagbuburo na isinasagawa ng ilang komersyal na mahalagang lebadura.

Ang mga enzymes ng kadena ng transportasyon ng elektron sa mga cell ng aerobic ay mga oxidoreductases na responsable para sa pumping ng mga proton, kung kaya't kung bakit binubuo nila ang electrochemical gradient sa pamamagitan ng panloob na mitochondrial membrane na nagpapahintulot sa synthesis ng ATP na ma-promote.

Pangkalahatang katangian

Ang mga enzyid ng Oxidoreductase ay mga enzyme na nagpapagana sa oksihenasyon ng isang tambalan at ang pagbawas ng isa pa.

Ang mga normal na ito ay nangangailangan ng pagkakaroon ng iba't ibang mga uri ng coenzymes para sa kanilang operasyon. Ang mga coenzyme ay gumaganap ng pag-andar ng pagbibigay ng donasyon o pagtanggap ng mga electron at hydrogen atoms na idinagdag o tinanggal ng mga oxidoreductases sa kanilang mga substrate.

Ang mga coenzyme na ito ay maaaring ang pares ng NAD + / NADH o pares ng FAD / FADH2. Sa maraming mga aerobic metabolic system, ang mga electrons at hydrogen atoms na ito ay kalaunan ay inilipat mula sa mga coenzyme na kasangkot sa oxygen.

Ang mga ito ay mga enzyme na may isang binibigkas na "kakulangan" ng pagtutukoy ng substrate, na nagpapahintulot sa kanila na mag-catalyze ng mga cross-linking na reaksyon sa iba't ibang uri ng polimer, kung ito ay protina o karbohidrat.

Pag-uuri

Maraming beses, ang nomenclature at pag-uuri ng mga enzim na ito ay batay sa pangunahing pangunahing substrate na ginagamit nila at ang uri ng coenzyme na kinakailangan nila upang gumana.

Ayon sa mga rekomendasyon ng Nomenclature Committee ng International Union para sa Biochemistry at Molecular Biology (NC-IUBMB), ang mga enzymes na ito ay kabilang sa klase ng EC 1 at kasama ang higit pa o mas mababa sa 23 iba't ibang mga uri (EC1.1-EC1.23), na kung saan ay :

- EC 1.1: na kumikilos sa mga pangkat ng CH-OH ng mga nagkaloob.

- EC 1.2: na kumikilos sa pangkat ng aldehyde o ang pangkat ng oxo ng mga nagdonekta.

- EC 1.3: na kumikilos sa mga pangkat ng CH-CH ng mga nagkaloob.

- EC 1.4: na kumikilos sa mga pangkat ng CH-NH2 ng mga nag-abuloy.

- EC 1.5: na kumikilos sa mga pangkat ng CH-NH ng mga nag-abuloy.

- EC 1.6: na kumikilos sa NADH o sa NADPH.

- EC 1.7: na kumikilos sa iba pang mga compound ng nitrogen bilang mga donor.

- EC 1.8: na kumikilos sa mga grupo ng asupre ng mga donor.

- EC 1.9: na kumikilos sa mga grupo ng heme ng mga nagdudulot.

- EC 1.10: na kumikilos sa mga donor tulad ng diphenols at iba pang mga kaugnay na sangkap.

- EC 1.11: na kumikilos sa peroxide bilang isang tumatanggap.

- EC 1.12: na kumikilos sa hydrogen bilang isang donor.

- EC 1.13: na kumikilos sa mga simpleng donor na may pagsasama ng molekular na oxygen (oxygenases).

- EC 1.14: na kumikilos sa "ipinares" na mga donor, kasama ang pagsasama o pagbawas ng molekulang oxygen.

- EC 1.15: na kumikilos sa superoxides bilang mga tumatanggap.

- EC 1.16: na kung saan ay nag-oxidize ng mga metal ion.

- EC 1.17: na kumikilos sa mga pangkat ng CH o CH2.

- EC 1.18: na kumikilos sa mga protina na naglalaman ng iron at naghihirap bilang donor.

- EC 1.19: na kumikilos sa pinababang flavodoxin bilang isang donor.

- EC 1.20: na kumikilos sa mga donor tulad ng posporus at arsenic.

- EC 1.21: na kumikilos sa reaksyon XH + YH = XY.

- EC 1.22: na kumikilos sa halogen ng mga nagdudulot.

- EC 1.23: na nagbabawas ng mga pangkat ng COC bilang mga tumatanggap.

- EC 1.97: iba pang mga oxidoreductases.

Ang bawat isa sa mga kategoryang ito ay may kasamang mga subgroup na kung saan ang mga enzyme ay pinaghiwalay ayon sa kagustuhan sa substrate.

Halimbawa, sa loob ng pangkat ng mga oxidoreductases na kumikilos sa mga pangkat ng CH-OH ng kanilang mga donor, mayroong ilan na mas gusto ang NAD + o NADP + bilang mga tumatanggap, habang ang iba ay gumagamit ng mga cytochromes, oxygen, asupre, atbp.

Istraktura

Tulad ng pangkat ng mga oxidoreductases ay sobrang magkakaibang, ang pagtatag ng isang natukoy na katangian ng istruktura ay medyo mahirap. Ang istraktura nito ay hindi lamang nag-iiba mula sa enzyme hanggang enzyme, kundi pati na rin sa pagitan ng mga species o grupo ng mga nabubuhay na nilalang at kahit na mula sa cell hanggang cell sa iba't ibang mga tisyu.

Bioinformatic model ng istraktura ng isang oxidoreductase enzyme (Pinagmulan: Jawahar Swaminathan at kawani ng MSD sa European Bioinformatics Institute Via Wikimedia Commons)

Ang enzyme pyruvate dehydrogenase, halimbawa, ay isang kumplikadong binubuo ng tatlong sunud-sunod na nauugnay na mga subalit ng catalytic na kilala bilang E1 subunit (pyruvate dehydrogenase), ang E2 subunit (dihydrolipoamide acetyltransferase), at ang E3 subunit (dihydrolipoamide dehydrogenase).

Ang bawat isa sa mga subunits na ito, ay maaaring binubuo ng higit sa isang protina na monomer ng parehong uri o ng iba't ibang uri, iyon ay, maaari silang maging homodimeric (ang mga mayroon lamang dalawang pantay na monomer), heterotrimeric (ang mga may tatlong monomer) iba) at iba pa.

Gayunpaman, ang mga ito ay karaniwang mga enzyme na binubuo ng alpha helice at β-nakatiklop na mga sheet na nakaayos sa iba't ibang paraan, na may tiyak na intra- at intermolecular na pakikipag-ugnayan ng iba't ibang uri.

Mga Tampok

Ang mga enzyid ng Oxidoreductase ay nagpaparalisa ng mga reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon sa halos lahat ng mga selula ng lahat ng nabubuhay na bagay sa biosmos. Ang mga reaksyong ito ay karaniwang binababalik, kung saan ang estado ng oksihenasyon ng isa o higit pang mga atom sa loob ng parehong molekula ay binago.

Ang mga Oxidoreductases ay karaniwang nangangailangan ng dalawang mga substrate, ang isa na gumaganap bilang isang hydrogen o elektron donor (na kung saan ay na-oxidized) at isa pa na kumikilos bilang isang hydrogen o electron acceptor (na nabawasan).

Ang mga enzymes na ito ay napakahalaga para sa maraming mga biological na proseso sa iba't ibang uri ng mga cell at organismo.

Nagtatrabaho sila, halimbawa, sa synthesis ng melanin (isang pigment na nabuo sa mga selula ng balat ng mga tao), sa pagbuo at pagkasira ng lignin (istruktura na compound ng mga selula ng halaman), sa natitiklop protina, atbp.

Ginagamit ang mga ito nang industriyal upang baguhin ang texture ng ilang mga pagkain at mga halimbawa nito ay mga peroxidases, glucose oxidases at iba pa.

Bukod dito, ang pinakatanyag na mga enzyme ng pangkat na ito ay ang mga nakikilahok bilang mga electronic transporter sa mga kadena ng transportasyon ng mitochondrial membrane, chloroplast at panloob na plasma lamad ng bakterya, kung saan sila ay mga protina na transmembrane.

Mga halimbawa ng mga oxidoreductases

Mayroong daan-daang mga halimbawa ng mga oxidoreductase enzymes sa kalikasan at sa industriya. Ang mga enzymes na ito, tulad ng tinalakay, ay may mga pag-andar na pinakamahalaga sa pag-andar ng cell at, samakatuwid, para sa buhay bawat se.

Hindi lamang kasama ng mga oxidoreductases ang mga enzymes peroxidases, laccases, glucose oxidases o alkohol dehydrogenases; Pinagsasama rin nila ang mga mahahalagang komplikado tulad ng enzyme glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase o pyruvate dehydrogenase complex, atbp. Mahalaga mula sa punto ng view ng glucose catabolism.

Kasama rin dito ang lahat ng mga enzymes ng electron transport complex sa panloob na mitochondrial membrane o sa panloob na lamad ng bakterya, na katulad ng ilan sa mga enzymes na natagpuan sa mga chloroplast ng mga organismo ng halaman.

Peroxidases

Ang mga peroxidases ay napaka-magkakaibang mga enzyme at gumagamit ng hydrogen peroxide bilang isang elektronong tumatanggap upang ma-catalyze ang oksihenasyon ng isang iba't ibang uri ng mga substrate, kabilang ang mga phenol, amines o thiols, bukod sa iba pa. Sa kanilang mga reaksyon binabawasan nila ang hydrogen peroxide upang makagawa ng tubig.

Napakahalaga ng mga ito mula sa isang pang-industriya na pananaw, na may malunggay peroxidase ang pinakamahalaga at pinaka-pinag-aralan ng lahat.

Ang biologically na nagsasalita, ang mga peroxidases ay mahalaga para sa pag-alis ng mga reaktibo na oxygen compound na maaaring magdulot ng malaking pinsala sa mga cell.

Mga Sanggunian

1. Encyclopaedia Britannica. (2019). Nakuha noong Disyembre 26, 2019, mula sa www.britannica.com
2. Ercili-Cura, D., Huppertz, T., & Kelly, AL (2015). Ang pagbabago ng enzymatic ng texture ng produkto ng gatas. Sa Pagbabago ng Teksto ng Pagkain (pp. 71-97). Woodhead Publishing.
3. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biochemistry. Idagdag. Wesley Longman, San Francisco.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Mga prinsipyo ng Lehninger ng biochemistry. Macmillan.
5. Nomenclature Committee ng International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Nakuha mula sa www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
6. Patel, MS, Nemeria, NS, Furey, W., & Jordan, F. (2014). Ang mga pyruvate dehydrogenase complexes: function na batay sa istraktura at regulasyon. Journal of Biological Chemistry, 289 (24), 16615-16623.