Oxidorreductasa

Oxidorreductasa

Clase de todas lasEnzimasque catalizan reacciones deOxidacin-Reduccin. El sustrato que es oxidado es considerado donador deHidrgeno. El nombre sistemtico est basado en la oxidorreductasa donadora:aceptora. El nombre recomendado es deshidrogenasa, siempre que sea posible. Como alternativa puede usarse reductasa. Oxidasa slo se usa en los casos en que el O2 es el aceptor.

Oxidorreductasa

Una oxidorreductasa es una enzima que cataliza la transferencia de electrones desde una molcula donante (el agente reductor) a otra aceptora (el agente oxidante).

Por ejemplo, una enzima que catalizara esta reaccin sera una oxidorreductasa:

A + B A + BEn el ejemplo, A es el reductor o donante de electrones y B es el oxidante o aceptor.

No obstante, en el metabolismo celular las reacciones de xido-reduccin pueden ser menos patentes; consisten en la reduccin u oxidacin de grupos funcionales, y suelen implicar a coenzimas que tambin cambian su estado redox, como pueden ser los pares NADH/NAD+, NADPH/NADP+, FAD/FADH2 o FMN/FMNH2. Por ejemplo:Pi + gliceraldehdo-3-fosfato + NAD+ NADH + H+ + 1,3-bisfosfogliceratoEn esta reaccin, NAD+ es el oxidante o aceptor de electrones y el gliceraldehdo-3-fosfato, el reductor o donante de electrones.

Categoras

Las oxidorreductasas se clasifican con el nmero 1 segn el Comit de Nomenclatura de la Unin Internacional de Bioqumica y Biologa Molecular, teniendo las siguientes clases.

EC 1.1, actan con grupos CH-OH como donantes. (prostaglandina-F sintasa)EC 1.2, actan con grupos aldehdo o cetona como donantes.EC 1.3, actan con grupos CH-CH como donantes.EC 1.4, actan con grupos CH-NH2 como donantes.EC 1.5, actan con grupos CH-NH como donantes.EC 1.6, actan en la NADH o NADPH.EC 1.7, actan con otros compuestos nitrogenados como donantes.EC 1.8, actan con grupos de azufre como donantes.EC 1.9, actan con grupos hemo como donantes.EC 1.10, actan con difenoles o compuestos relacionados como donantes.EC 1.11, peroxidasas.EC 1.12, actan con hidrgeno como donante.EC 1.13, actan con un donante con la incorporacin de oxgeno molecular.EC 1.14, actan con dos donantes con la incorporacin o reduccin de oxgeno molecular.EC 1.15, actan con superxido como aceptor.EC 1.16, actan oxidando iones metlicos.EC 1.17, actan en grupos CH o CH2.EC 1.18, actan con protenas de hierro-azufre como donantes.EC 1.19, actan con flavodoxina reducida como donante.EC 1.20, actan con fsforo o arsnico como donante.EC 1.21, actan en enlaces x-H y y-H para formar un enlace x-y.EC 1.97, Otras oxidorreductasas.Deshidrogenasa

Piruvato deshidrogenasa.

Las deshidrogenasas son enzimas capaces de catalizar la oxidacin o reduccin de un sustrato por sustraccin o adicin de dos tomosde hidrgeno (deshidrogenacin), empleando un par de coenzimas que actan como aceptores o como donadores de electrones y protones; los principales coenzimas implicados en estas reacciones redox son

los pares NAD+/NADH, NADP+/NADPH, FAD/FADH2 y FMN/FMNH2

en cada par, la primera es la forma oxidada y la segunda la forma reducida del coenzima.

As, cuando una deshidrogenasa arranca dos tomos de hidrgeno de un sustrato, oxidndolo, los electrones y los protones de dichos tomos de hidrgeno son captados por la forma oxidada del coenzima, que se reduce:

A-H2 + FAD A + FADH2A-H2 + FAD A + FADH2

donde A-H2 es el sustrato a oxidar, FAD es la forma oxidada del coenzima, A es el sustrato ya oxidado (porque ha perdido dos electrones -y dos protones-) y FADH2 es la forma reducida del coenzima (porque ha ganado dos electrones -y dos protones-).

Las deshidrogenasas son enzimas clave en el metabolismo energtico de la clula; varias de ellas actan en el ciclo de Krebs, ruta metablica esencial en el catabolismo aerobio.

Algunos ejemplos son:Alfa-cetoglutarato deshidrogenasaGlucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6FD)Glutamato deshidrogenasaIsocitrato deshidrogenasaLactato deshidrogenasaMalato deshidrogenasaOxoglutarato deshidrogenasaPiruvato deshidrogenasaSuccinato deshidrogenasa

La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD, G6PDH) EC 1.1.1.49 es una enzima presente en todos los seres vivos. En los mamferos cataliza la primera reaccin en la va de la pentosa fosfato, la ruta metablica que aprovisiona a la clula de NADPH y de pentosas para la sntesis de cidos nucleicos. La reaccin catalizada por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa es la reduccin de la NADP+ a expensas de la deshidrogenacin de la glucosa-6-fosfato en 6-fosfogluconato:Glucosa-6-Fosfato + NADP+ 6-fosfogluconato + NADPHActa lentamente tambin sobre la beta-D-glucosa y otros azcares. Ciertas preparaciones tambin reducen NAD+ y NADP+.

Cuando la tasa de NADP+:NADPH aumenta, el organismo debe promover la sntesis de NADPH, un agente reductor imprescindible en multitud de reacciones como la sntesis de cidos grasos o la reduccin de glutatin en los eritrocitos. Para ello, la glucosa-6-fosfato ser deshidrogenada por medio de la enzimaglucosa-6-fosfato deshidrogenasa, dando lugar a la primera reaccin (reversible) de la ruta de las pentosas fosfato. Esta ruta generar ms cofactor NADPH, as como ribulosa-5-fosfato, que acta como fuente de carbono para la sntesis de otras molculas.

De igual forma, si el organismo necesita precursores de nucletidos para la replicacin del ADN o la sntesis de protenas, la glucosa-6-fosfato tambin ser deshidrogenada y entrar en la ruta de las pentosas fosfato.En eritrocitos, por ejemplo, la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa o disminucin de su actividad, considerablemente reduce la edad media de los glbulos rojos ocasionando anemia hemoltica

La enzima Alfa-cetoglutarato deshidrogenasa u oxoglutarato deshidrogenasa (succinil transferidora), EC 1.2.4.2, cataliza la siguiente reaccin utilizando como cofactor la tiamina difosfato.

2-oxoglutarato + (dihidrolipoil-lisina-residuo succiniltransferasa) lipoil-lisina (dihidrolipoil-lisina-residuo succiniltransferasa) S-succinildihidrolipoil-lisina+ CO2

Esta enzima esta presente en la matriz mitocondrial y forma parte del complejo multienzimtico 2-oxoglutarato deshidrogenasa en la que mltiples copias de la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa (E1) estn unidas a un ncleo de molculas de la dihidrolipoil-lisina-residuo succiniltransferasa (E2) que a su vez tambin se une a varias molculas de la dihidrolipoil deshidrogenasa (E3). La alfa-cetoglutarato deshidrogenasa no acta sobre lipoamidas o lipoil-lisinas libres. El complejo 2-oxoglutarato deshidrogenasa cataliza la conversin global del 2-oxoglutarato a succinil-CoA y dixido de carbono (quinta reaccin del ciclo de Krebs).Flavoprotena

A NADH:citocromo b5 oxidorredutase uma flavoprotena. Na imagem, o cofactor FAD situa-se no centro, em modelo CPK.As flavoprotenas so protenas (tambm flavoenzimas quando so enzimas) que contm como cofactor enzimtico um derivado nucleotdico da riboflavina: o dinucletido de flavina e adenina (FAD) ou o mononucletido de flavina (FMN).

Encontram-se flavoprotenas em diversos processos biolgicos, incluindo a bioluminescncia, combate ao stress oxidativo atravs da remoo de radicais livres, fotossntese, reparao de DNA e apoptose. As propriedades espectroscpicas do cofactor flavnico permitem a sua utilizao na deteco de mudanas no centro activo enzimtico; como consequncia, as flavoenzimas so um dos grupos de enzimas mais estudados em Bioqumica. Las flavoenzimas son protenas coloreadas que mantienen y regulan la vida. Son claves durante la respiracin celular y la fotosntesis y participan en procesos tan dispares como la fotoreparacin del DNA, el desarrollo celular, la muerte celular programada, la sntesis de productos naturales, la metabolizacin de frmacos o el desarrollo neuronal.

Un aspecto clave en la vida celular es la produccin de las molculas que confieren a las flavoenzimas sus propiedades; el flavn mononucletido (FMN) o el flavn adenn dinucletido (FAD). En todo tipo de clulas FMN y FAD se sintetizan a partir de riboflavina, que para los humanos es una vitamina, la B2. Su falta impide a la clula mantener gran parte de sus funciones vitales, y en humanos produce enfermedades vasculares, complicaciones en el embarazo y cataratas.

Estas reacciones redox puede ser:

1 - transferencia de electrones:Muchos iones metlicos fisiolgicos como la hemo-Fe (III) / Fe (II), que se someten a las reacciones redox, son factibles obligado o uno - aceptantes - donantes de electrones.

Flavosemiquinone es el intermedio esencial en estos casos donde la transferencia de electrones se produce dos radicales semiquinona, los radicales de anin flavosemiquinone rojo y el azul de los radicales semiquinona neutral, se identifican a participar en las reacciones de la transferasa de electrones.

2 - deshidrogenacin / transhidrogenacin:

La deshidrogenacin se refiere a la reaccin redox entre el sustrato y NADH / NADPH a travs de coenzimas flavina catalizadas por dehidrogenasas flavincontaining, mientras que se produce entre transhidrogenation mediada flavina NAD (P) H / NAD (P) reacciones redox en la ausencia de los sustratos. As, la transferencia de electrones en la NADH / NADP - eshidrogenacin vinculado suele ir acompaado de transhidrogenacin. El modo de transferencia de electrones para el NADH / NADP oxidacin o por oxidacin ditiol al disulfuro, por ejemplo, tiene lugar en la regin C4a-N5 del anillo isoalloxazine como el principal puerto de entrada de electrones en flavina oxidado. La flavina reducida en presencia del sitio activo aceptor de electrones (por ejemplo, lipoamida deshidrogenasa, glutatin reductasa) pasa el equivalente reducida para el aceptor sitio activo. La observacin experimental que conduce a la formulacin del mecanismo de reaccin catalizada por la glutatin reductasa.