ENZYMY Z GRUPY OKSYDO-REDUKTAZ
DYSMUTAZY NADTLENKOWE
Posiadają w swoich centrach jako grupy prostetyczne aktywne jony: żelaza, manganu, niklu lub miedzi + cynku (są metaloproteinami). Najszerzej spotykane są dysmutazy zawierające żelazo lub mangan. Mn-dysmutazy: Propioniobacterium sp, Thermus thermophilus.
Fe-dysmutazy: Propioniobacterium sp., Mycobacterium vaccae, E. coli, Pseudomonas ovalis.
Występują powszechnie u mikroorganizmów tlenowych. Rozkładają anionowe rodniki ponadtlenkowe do tlenu cząsteczkowego i nadtlenku wodoru i w ten sposób chronią organizmy przed niszczącym działaniem rodników ponadtlenkowych.
Co to jest rodnik?
To atomy lub cząsteczki posiadające na zewnętrznej orbicie pojedynczy elektron. Dążąc do przyłączenia lub oddania elektrony wykazują dużą aktywność chemiczną utleniając każdy związek, z którym mają kontakt. Preferowanym obiektem „ataku” rodników są związki zawierające podwójne wiązanie. U organizmów żywych system ten jest zabójczy – skuteczną obronę stanowi glutation.
Toksyczne rodniki ponadtlenkowe tworzą się w czasie cyklu redukcji chinonu
Uwolnione rodniki ponadtlenkowe działają, jako czynniki redukujące lub utleniające i w ten sposób biorą udział w rozkładzie ligniny, np. przez rozcinanie pierścieni, demetylację, itp. System ten rozkłada wiele innych związków aromatycznych.
Rodnik ponadtlenkowy może działać, jako czynnik utleniający, tworzący wysoko reaktywny jon Mn3+:
lub, jako czynnik redukujący żelazo z uwolnieniem tlenu cząsteczkowego:
Dalej, 2-wartościowe jony żelaza wchodzą w reakcję z nadtlenkiem wodoru i tworzą ekstremalnie reaktywne rodniki hydroksylowe:
Rodniki ponadtlenkowe mogą także tworzyć rodniki hydroksylowe:
Rodniki ponadtlenkowe w połączeniu z dużą ilością uwalnianego tlenu oraz wespół z rodnikami hydroksylowymi tworzą system OKSYDO-REDUKUJĄCY rozkładający wiele związków pierścieniowych. System ten jest jednak zabójczy dla organizmów żywych, dlatego produkują one dysmutazy w celu neutralizacji tych rodników:
Ogólnie zostało zaakceptowane, iż u wszystkich dysmutaz jon metalu (M) katalizuje reakcję dysmutacji rodników ponadtlenkowych na drodze cyklicznego mechanizmu redukcyjno-utleniającego:
Usuwanie nadtlenku wodoru przeprowadza katalaza:
PEROKSYDAZY
Są to enzymy katalizujące utlenianie nadtlenkiem wodoru różnych substratów, w tym
aromatycznych. W reakcji dochodzi do redukcji nadtlenków. Peroksydazy zawierają w swojej cząsteczce Fe, Mn lub Se. Najpierw tworzony jest kompleks żelaza z wodą a następnie utlenianie donatora wodoru AH2 do produktu A. Donatorami wodoru mogą być łańcuchy alifatyczne:
Fe3+ (H2O) + H2O2-> Fe3+ (H2O2) + H2O
Fe3+ (H2O2) + AH2 -> Fe3+ (OH) + AH + H2O
AH + Fe3+ (OH) -> Fe3+ (H2O) + A
Do najbardziej znanych enzymów z tej grupy należy peroksydaza glutationowa, odkryta w 1970 r. Jest to enzym zależny od selenu, gdyż selen, jako jedyna grupa prostetyczna, wchodzi w skład centrum aktywnego w formie selenocysteiny. Enzym ten ma 4 identyczne podjednostki.
Peroksydaza ligninowa (Fe) katalizuje wiele reakcji utleniania w alkilowym łańcuchu bocznym związków ligninowych. Do utleniania potrzebuje nadtlenku wodoru. Rozrywa wiązania Ca-Cb w łańcuchach bocznych, wiązania eterowe i utlenia benzylowe grupy alkoholowe do ketonów lub aldehydów. Przy utlenianiu ligniny peroksydaza współdziała z alkoholem weretrylowym.
OKSYDAZA CYTOCHROMOWA
Enzym z grupy oksydaz zawierający Fe i Cu, używający tlen, jako akceptor wodoru. Stanowi ostatnie ogniwo łańcucha oddechowego. Znana jest pod nazwami kompleks cytochrom a i cytochrom a3. Występuje u wszystkich organizmów tlenowych.
MONOOKSYGENAZY
Katalizują wbudowanie jednego atomu cząsteczkowego tlenu do substratu, podczas gdy 2 jest redukowany do wody.
DIOKSYGENAZY
Katalizują wbudowanie 2 atomów cząsteczkowego tlenu (z atmosfery) do substratu. Substratami są często katechol i kwas protokatechinowy. Przy wbudowaniu tlenu do cząsteczki zostaje rozerwany pierścień aromatyczny. W ten sposób następuje rozerwanie pierścieni benzenowych, katecholowych i innych.
LAKKAZA
Jest oksydoreduktazą. Produkują ją grzyby, szczególnie tzw. „białej zgnilizny drewna”. Katalizuje utlenianie takich monofenoli jak fenol, tyrozyna, naftol i krezol oraz utlenia difenole a także kwas indoliooctowy i askorbinowy. Fenole zawierające dłuższe łańcuchy boczne są lepszymi substratami. Kompleksy:
Enzym-Cu2+ +AH2 Enzym-Cu2+ + (AH2)+
Enzym-Cu2+ + Cu+ + O2 + H+ Enzym-Cu2+ + H2O
AH2 – substrat; (AH2)+ - substrat utleniony
Wyszukiwarka