oxidoreductasesเป็นโปรตีนที่มีเอนไซม์ที่มีหน้าที่รับผิดชอบในการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน - ปฏิกิริยาลดลงนั่นคือปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดของอะตอมไฮโดรเจนหรืออิเล็กตรอนในสารอาหารที่พวกเขาทำหน้าที่
ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์เหล่านี้ตามชื่อของมันคือปฏิกิริยารีดิวซ์ออกซิเดชั่นนั่นคือปฏิกิริยาที่โมเลกุลหนึ่งบริจาคอิเล็กตรอนหรืออะตอมของไฮโดรเจนและอีกโมเลกุลหนึ่งได้รับพวกมันเปลี่ยนสถานะออกซิเดชั่นตามลำดับ
โครงร่างกราฟิกของปฏิกิริยาของ EC 1.2.1.40 ประเภท oxidoreductase (ที่มา: akane700 ผ่าน Wikimedia Commons)
ตัวอย่างของเอนไซม์ oxidoreductase ที่พบมากในธรรมชาติคือ dehydrogenases และ oxidases การกล่าวถึงอาจเกิดจากเอนไซม์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการคายน้ำของเอทานอลเพื่อผลิตอะซิทัลดีไฮด์ในลักษณะที่ขึ้นกับ NAD + หรือปฏิกิริยาย้อนกลับเพื่อผลิตเอทานอลในระหว่างการหมักแอลกอฮอล์ที่ดำเนินการโดยยีสต์ที่มีความสำคัญทางการค้าบางชนิด
เอนไซม์ของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในเซลล์แอโรบิคเป็นตัวออกซิไดเร็กทอรีที่รับผิดชอบในการสูบโปรตอนดังนั้นจึงสร้างการไล่ระดับทางเคมีไฟฟ้าข้ามเยื่อไมโทคอนเดรียด้านในที่ช่วยให้การสังเคราะห์ ATP ขับเคลื่อนไปได้
ลักษณะทั่วไป
เอนไซม์ Oxidoreductase เป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารประกอบหนึ่งและการลดลงของสารอื่น
โดยปกติสิ่งเหล่านี้ต้องการการมีอยู่ของโคเอนไซม์ประเภทต่างๆสำหรับการทำงานของมัน โคเอนไซม์ทำหน้าที่ในการบริจาคหรือรับอิเล็กตรอนและอะตอมของไฮโดรเจนที่ออกซิโดรีดักเตสเพิ่มหรือลบลงในพื้นผิวของมัน
โคเอนไซม์เหล่านี้สามารถเป็นคู่ NAD + / NADH หรือคู่ FAD / FADH2 ในระบบการเผาผลาญแบบแอโรบิคจำนวนมากอิเล็กตรอนและอะตอมของไฮโดรเจนเหล่านี้จะถูกถ่ายโอนจากโคเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจนในที่สุด
เป็นเอนไซม์ที่“ ขาด” ความจำเพาะของสารตั้งต้นที่เด่นชัดซึ่งทำให้สามารถกระตุ้นปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามในโพลีเมอร์ประเภทต่างๆไม่ว่าจะเป็นโปรตีนหรือคาร์โบไฮเดรต
การจัดหมวดหมู่
หลายครั้งระบบการตั้งชื่อและการจำแนกประเภทของเอนไซม์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับสารตั้งต้นหลักที่ใช้และชนิดของโคเอนไซม์ที่ต้องการในการทำงาน
ตามคำแนะนำของคณะกรรมการระบบการตั้งชื่อของสหภาพนานาชาติด้านชีวเคมีและอณูชีววิทยา (NC-IUBMB) เอนไซม์เหล่านี้อยู่ในคลาส EC 1 และรวม 23 ชนิดที่แตกต่างกันมากหรือน้อย (EC1.1-EC1.23) ซึ่ง ได้แก่ :
- EC 1.1: ซึ่งทำหน้าที่กับกลุ่ม CH-OH ของผู้บริจาค
- EC 1.2: ซึ่งทำหน้าที่กับกลุ่มอัลดีไฮด์หรือกลุ่ม oxo ของผู้บริจาค
- EC 1.3: ซึ่งทำหน้าที่กับกลุ่ม CH-CH ของผู้บริจาค
- EC 1.4: ซึ่งทำหน้าที่กับกลุ่ม CH-NH2 ของผู้บริจาค
- EC 1.5: ซึ่งทำหน้าที่กับกลุ่ม CH-NH ของผู้บริจาค
- EC 1.6: ซึ่งทำหน้าที่ใน NADH หรือใน NADPH
- EC 1.7: ซึ่งทำหน้าที่กับสารประกอบไนโตรเจนอื่น ๆ ในฐานะผู้บริจาค
- EC 1.8: ซึ่งทำหน้าที่กับกลุ่มกำมะถันของผู้บริจาค
- EC 1.9: ซึ่งทำหน้าที่ในกลุ่ม heme ของผู้บริจาค
- EC 1.10: ซึ่งทำหน้าที่กับผู้บริจาคเช่นไดฟีนอลและสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
- EC 1.11: ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับเปอร์ออกไซด์เป็นตัวรับ
- EC 1.12: ซึ่งทำหน้าที่กับไฮโดรเจนในฐานะผู้บริจาค
- EC 1.13: ซึ่งทำหน้าที่กับผู้บริจาคอย่างง่ายด้วยการรวมตัวของโมเลกุลออกซิเจน (ออกซิเจน)
- EC 1.14: ซึ่งทำหน้าที่กับผู้บริจาคที่ "จับคู่" โดยมีการรวมตัวหรือลดออกซิเจนในระดับโมเลกุล
- EC 1.15: ซึ่งทำหน้าที่กับ superoxides เป็นตัวรับ
- EC 1.16: ซึ่งออกซิไดซ์ไอออนของโลหะ
- EC 1.17: ซึ่งทำหน้าที่ในกลุ่ม CH หรือ CH2
- EC 1.18: ซึ่งทำหน้าที่กับโปรตีนที่มีธาตุเหล็กและทนทุกข์ทรมานในฐานะผู้บริจาค
- EC 1.19: ซึ่งทำหน้าที่ลด flavodoxin ในฐานะผู้บริจาค
- EC 1.20: ซึ่งทำหน้าที่กับผู้บริจาคเช่นฟอสฟอรัสและสารหนู
- EC 1.21: ซึ่งทำหน้าที่ในปฏิกิริยา XH + YH = XY
- EC 1.22: ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับฮาโลเจนของผู้บริจาค
- EC 1.23: ซึ่งลดกลุ่ม COC เป็นตัวรับ
- EC 1.97: สารออกซิไดซ์อื่น ๆ
แต่ละประเภทเหล่านี้ยังรวมถึงกลุ่มย่อยซึ่งเอนไซม์จะถูกแยกออกตามความต้องการของสารตั้งต้น
ตัวอย่างเช่นภายในกลุ่มของออกซิไดเร็กทอรีที่ทำหน้าที่กับกลุ่ม CH-OH ของผู้บริจาคมีบางกลุ่มที่ชอบ NAD + หรือ NADP + เป็นตัวรับในขณะที่บางกลุ่มใช้ไซโตโครเมสออกซิเจนกำมะถันเป็นต้น
โครงสร้าง
เนื่องจากกลุ่มของออกซิเดชันมีความหลากหลายมากการสร้างลักษณะโครงสร้างที่กำหนดไว้จึงค่อนข้างยาก โครงสร้างของมันไม่เพียง แต่แตกต่างกันไปในแต่ละเอนไซม์เท่านั้น แต่ยังแตกต่างกันไประหว่างสิ่งมีชีวิตหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตและแม้กระทั่งจากเซลล์สู่เซลล์ในเนื้อเยื่อที่แตกต่างกัน
แบบจำลองทางชีวสารสนเทศของโครงสร้างของเอนไซม์ออกซิไดเรกเตส (ที่มา: Jawahar Swaminathan และเจ้าหน้าที่ MSD ที่ European Bioinformatics Institute ผ่าน Wikimedia Commons)
ตัวอย่างเช่นเอนไซม์ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยตัวเร่งปฏิกิริยาที่เชื่อมโยงตามลำดับ 3 หน่วยที่เรียกว่าหน่วยย่อย E1 (pyruvate dehydrogenase) หน่วยย่อย E2 (dihydrolipoamide acetyltransferase) และหน่วยย่อย E3 (dihydrolipoamide dehydrogenase)
ในทางกลับกันแต่ละหน่วยย่อยเหล่านี้สามารถประกอบด้วยโมโนเมอร์โปรตีนชนิดเดียวกันหรือประเภทต่าง ๆ ได้มากกว่าหนึ่งหน่วยนั่นคือสามารถเป็นโฮโมไดเมอร์ริก (ซึ่งมีโมโนเมอร์เท่ากันเพียงสองตัว) เฮเทอโรทริเมอร์ (ที่มีโมโนเมอร์สามตัว แตกต่างกัน) และอื่น ๆ
อย่างไรก็ตามโดยปกติแล้วพวกมันเป็นเอนไซม์ที่ประกอบด้วยอัลฟาเฮลิซและแผ่นพับที่จัดเรียงในรูปแบบต่างๆโดยมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันภายในและระหว่างโมเลกุลเฉพาะประเภทต่างๆ
คุณสมบัติ
เอนไซม์ Oxidoreductase เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่น - รีดิวซ์ในเกือบทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในชีวมณฑล โดยทั่วไปปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถย้อนกลับได้ซึ่งสถานะออกซิเดชั่นของหนึ่งหรือหลายอะตอมภายในโมเลกุลเดียวกันจะถูกเปลี่ยนแปลง
Oxidoreductases มักต้องการสารตั้งต้นสองชนิดตัวหนึ่งทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคไฮโดรเจนหรืออิเล็กตรอน (เพื่อออกซิไดซ์) และอีกตัวทำหน้าที่เป็นตัวรับไฮโดรเจนหรืออิเล็กตรอน (เพื่อลด)
เอนไซม์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการทางชีววิทยาหลายประเภทในเซลล์และสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ
ตัวอย่างเช่นในการสังเคราะห์เมลานิน (เม็ดสีที่เกิดขึ้นในเซลล์ผิวหนังของมนุษย์) ในการสร้างและการย่อยสลายลิกนิน (สารประกอบโครงสร้างของเซลล์พืช) ในการพับ โปรตีน ฯลฯ
พวกเขาใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอาหารบางชนิดและตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้ ได้แก่ เปอร์ออกซิเดสกลูโคสออกซิเดสและอื่น ๆ
นอกจากนี้เอนไซม์ที่โดดเด่นที่สุดของกลุ่มนี้คือเอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในการขนส่งอิเล็กทรอนิกส์ในห่วงโซ่การขนส่งของเยื่อไมโทคอนเดรียคลอโรพลาสต์และเยื่อหุ้มพลาสมาภายในของแบคทีเรียซึ่งเป็นโปรตีนทรานส์เมมเบรน
ตัวอย่างของ oxidoreductases
มีหลายร้อยตัวอย่างของเอนไซม์ออกซิโดรีดักเตสในธรรมชาติและในอุตสาหกรรม ตามที่กล่าวไว้เอนไซม์เหล่านี้มีหน้าที่ที่มีความสำคัญสูงสุดต่อการทำงานของเซลล์ดังนั้นจึงมีผลต่อชีวิต
ออกซิเดสไม่เพียง แต่รวมถึงเอนไซม์เปอร์ออกซิเดสแลคเคสกลูโคสออกซิเดสหรือดีไฮโดรจีเนสแอลกอฮอล์เท่านั้น นอกจากนี้ยังรวมสารประกอบเชิงซ้อนที่สำคัญเช่นเอนไซม์ไกลเซอราลดีไฮด์ 3 - ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนสหรือไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสคอมเพล็กซ์เป็นต้นซึ่งจำเป็นจากมุมมองของการเร่งปฏิกิริยากลูโคส
นอกจากนี้ยังรวมถึงเอนไซม์ทั้งหมดของคอมเพล็กซ์การขนส่งอิเล็กตรอนในเยื่อไมโทคอนเดรียชั้นในหรือในเยื่อหุ้มชั้นในของแบคทีเรียซึ่งคล้ายกับเอนไซม์บางชนิดที่พบในคลอโรพลาสต์ของสิ่งมีชีวิตในพืช
เปอร์ออกซิเดส
เปอร์ออกซิเดสเป็นเอนไซม์ที่มีความหลากหลายมากและใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นตัวรับอิเล็กตรอนเพื่อเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารตั้งต้นที่หลากหลายรวมถึงฟีนอลเอมีนหรือไทโอลเป็นต้น ในปฏิกิริยาของพวกเขาพวกเขาลดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อผลิตน้ำ
พวกมันมีความสำคัญมากจากมุมมองของอุตสาหกรรมโดยมีเปอร์ออกซิเดสของฮอร์สแรดิชเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุดและได้รับการศึกษามากที่สุด
การพูดทางชีววิทยาเปอร์ออกซิเดสมีความสำคัญต่อการกำจัดสารประกอบออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยาซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อเซลล์
อ้างอิง
- สารานุกรมบริแทนนิกา. (2019) สืบค้นเมื่อ 26 ธันวาคม 2019 จาก www.britannica.com
- Ercili-Cura, D. , Huppertz, T. , & Kelly, AL (2015). การปรับเปลี่ยนเอนไซม์ของเนื้อผลิตภัณฑ์นม ในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวอาหาร (หน้า 71-97) สำนักพิมพ์วูดเฮด.
- Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000) ชีวเคมี. เพิ่ม. เวสลีย์ลองแมนซานฟรานซิสโก
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008) หลักการทางชีวเคมีของ Lehninger Macmillan
- คณะกรรมการการตั้งชื่อของสหภาพชีวเคมีและอณูชีววิทยาระหว่างประเทศ (NC-IUBMB) (2019) ดึงมาจาก www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
- Patel, MS, Nemeria, NS, Furey, W. , & Jordan, F. (2014). คอมเพล็กซ์ดีไฮโดรจีเนสไพรูเวท: ฟังก์ชันตามโครงสร้างและการควบคุม วารสารเคมีชีวภาพ, 289 (24), 16615-16623.