Введение. К классу оксидоредуктаз относят ферменты, катализирующие окислительно–восстановительные реакции
К классу оксидоредуктаз относят ферменты, катализирующие окислительно–восстановительные реакции. Общая схема их может быть представлена следующим образом:
оксидоредуктаза
Субстрат + Акцептор ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾> Субстрат + Акцептор
АН2 В <¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ А ВН2
Характерной особенностью деятельности оксидоредуктаз в живой клетке является их способность образовывать системы (так называемые цепи окислительно–восстановительных ферментов), в которых осуществляется многоступенчатый перенос атомов водорода или электронов от первичного субстрата к конечному акцептору, которым является, как правило, кислород, так что в результате образуется вода.
Другая особенность оксидоредуктаз состоит в том, что, будучи двухкомпонентными ферментами с весьма ограниченным набором активных групп (коферментов), они способны ускорять большое число самых разнообразных окислительно–восстановительных реакций. Это достигается за счет того, что один и тот же кофермент способен соединяться со многими апоферментами (белками), образуя каждый раз оксидоредуктазу, специфическую по отношению к тому или иному субстрату или акцептору.
Еще одна, пожалуй, главная особенность оксидоредуктаз заключается в том, что они ускоряют протекание химических процессов, связанных с высвобождением энергии. Последняя используется как для обеспечения синтетических процессов в организме, так и для других нужд.
Оксидоредуктазы, которые переносят атомы водорода или электроны непосредственно на кислородные атомы, носят название аэробных дегидрогеназ или оксидаз. В отличии от них оксидоредуктазы, переносящие атомы Н или электроны от одного компонента окислительной цепи ферментов к другому без передачи их на кислородные атомы, называют анаэробными дегидрогеназами или редуктазами.
Подклассы оксидоредуктаз определяются типами соединений, выступающих в качестве доноров электронов. Например, ферменты подкласса 1 катализируют окисление гидроксигрупп до карбонильных, подкласса 2 - окисление карбонильных до карбоксильных и т.д.
В отдельные подклассы выделены ферменты (оксигеназы), катализирующие реакции введения атомов кислорода - одного, подкласс 14 (монооксигеназы) - двух, подкласс 13 (диоксигеназы) из молекулы О2.
В данном методическом указании рассмотрены более подробно строение и механизм действия оксидоредуктаз, имеющих важное значение в процессах технологической переработки пищевого сырья и при его хранении. Не менее важна роль этих ферментов в процессах дыхания живых организмов, окисления органических соединений - углеводов, липидов, белков, снабжающих клетку энергией.
1 НАД+- зависимые дегидрогеназы
Ферменты, катализирующие реакции окисления-восстановления с участием никотинамидадениндинуклеотида (НАД+), или его близкого аналога - никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ+).
Более половины известных в настоящее время оксидоредуктаз содержат НАД+ или НАДФ+ в качестве кофермента, т.е являются двухкомпонентными, их называют пиридинпротеином. Пиридинпротеины способны отнимать от субстратов (спирты, альдегиды, кетокислоты, амины и др.) и включать в молекулу НАД+ (НАДФ+) 2 электрона и один протон (гидрид ион Н-) (окисляя, таким образом, указанные соединения, а второй протон остается в среде, в результате чего утрачивается положительный заряд пиридинового цикла НАД+ (НАДФ+):
Н
|
| Н Н
| ½
|
| \ /
| С O
|
| С O
| // \ //
|
| / \ //
| Н¾ С C ¾С- NH2
|
| Н¾ С C ¾С- NH2
| ½ | |
|
| | | | |
| Н¾- С C- Н
|
| Н¾- С C- Н
| О \\ + /
|
| О \ /
| || N
|
| || N
| НО-Р- О-СН2 О
|
| НО-Р- О-СН2 О
| ½ NН2 +2Н
|
| ½ NН2
| ½ Н Н ½
|
| ½ Н Н ½
| О Н ½ ½ Н N C [ 2Н+,2е;
| Н-, Н+]
| О Н ½ ½ Н N C
| ½ НО НО // \ / \\
|
| ½ НО НО // \ / \\
| НО-Р= О Н-C C N
|
| НО-Р= О Н- C C N
| ½ ½ || ½
|
| ½ ½ || ½
| О-¾ СН2 О N¾¾C CН
|
| О -¾ СН2 О N¾¾C CН
| ½ \ //
|
| ½ \ //
| ½ Н Н N
|
| ½ Н Н N
| Н ½ ½ Н Н3РО4
|
| Н ½ ½ Н Н3РО4
| НО О(Н)
|
| НО О(Н)
| НАД+ (НАДФ+ ) НАДН (НАДФН)
Все пиридинпротеины являются анаэробными дегидрогеназами, т.е не передают снятые с субстрата атомы водорода на кислород, а передают их на ближайший в окислительной цепи другой фермент, как правило, флавопротеид.
Кофермент НАДФ+ является производным НАД+, у которого водород ОН - группы 2-го углеродного атома рибозы аденозина замещен на остаток фосфорной кислоты. Механизм окисления (своих субстратов) при участии НАДФ+ в качестве кофермента аналогичен таковому при посредстве НАД+.
Несмотря на то, что реакции, катализируемые НАД+ и НАДФ+ зависимыми ферментами - дегидрогеназами обратимы, их биологическое значение в большинстве случаев связано, преимущественно, с протеканием реакции в определенном направлении. При этом отчетливо проявляется такая закономерность: если биологически значимо окисление субстрата, то в реакции в качестве окислителя чаще всего участвуют НАД+ . Если же реакция этого подкласса имеет значение для восстановления какого - либо органического соединения, то чаще всего восстановителем является НАДФН.
Дата добавления: 2015-08-06 | Просмотры: 795 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
|