Fungsi enzim Oksidoreduktase – pengertian, klasifikasi, reaksi

Oksidoreduktase mengkatalisasi oksidasi dan reaksi reduksi yang terjadi di dalam sel. Namun, sering membutuhkan kofaktor mahal seperti nikotinamid adenin dinukleotida (mis. , NAD + / NADH) dan flavin (mis. , FAD / FADH2) dalam reaksi. Faktanya, nikotinamid adenin dinukleotida dibutuhkan oleh sekitar 80% oksidoreduktase.

Beberapa sistem regenerasi NAD (H) telah dikembangkan; yang paling banyak digunakan adalah formate-formate dehydrogenase (FDH) system. Contoh dari reaksi sintesis farmasi yang melibatkan oksidoreduktase adalah sintesis 3,4-dihydroxylphenyl alanine (DOPA). 3,4-Dihydroxylphenyl alanine adalah bahan kimia yang digunakan dalam pengobatan penyakit Parkinson.

Proses industri yang mensintesis DOPA menggunakan oksidoreduktase polifenol oksidase. Contoh lain adalah penggunaan leucine dehydrogenase yang digabungkan dengan FDH untuk aminasi reduktif trimethylpyruvate menjadi l-tert-leusin. Seluruh proses dilakukan dalam reaktor membran di mana NAD + diregenerasi oleh FDH. Oksidoreduktase adalah enzim yang mengkatalisasi reaksi reduksi oksidasi.

Fungsi Oksidoreduktase

Enzim ini memiliki fungsi transfer elektron, menghasilkan efek oksidasi dan reduksi.

Contoh dari jenis enzim oksidoreduktase adalah laktat dehidrogenase (DHL), yang meningkat dalam tubuh manusia dalam kasus serangan jantung, kerusakan hati dan anemia.

Enzim oksidoreduktase berfungsi dalam metabolisme aerob dan anaerob. Oksidoreduktase dapat ditemukan dalam prosedur biologis seperti glikolisis, siklus TCA, fosforilasi oksidatif, dan metabolisme asam amino.

Dalam glikolisis, enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase mempercepat reduksi NAD + menjadi NADH. Namun, re-oksidasi NADH yang dihasilkan menjadi NAD + terjadi pada jalur fosforilasi oksidatif untuk mempertahankan keadaan redoks sel.

Molekul NADH tambahan diproduksi dalam siklus TCA. Piruvat produk glikolisis mengambil bagian dalam siklus TCA dalam bentuk asetil-KoA. Selama glikolisis anaerob, oksidasi NADH dicapai melalui reduksi piruvat menjadi laktat, yang kemudian dioksidasi menjadi piruvat dalam sel otot dan hati.

Selain itu, piruvat selanjutnya dioksidasi dalam siklus TCA. Seluruh dua puluh asam amino, kecuali leusin dan lisin, dapat terdegradasi menjadi zat antara dalam siklus TCA, yang memungkinkan kerangka karbon asam amino diubah menjadi oksaloasetat dan selanjutnya menjadi piruvat. Jalur glukoneogenik kemudian dapat mengeksploitasi piruvat yang terbentuk.

Oksidase adalah enzim yang terlibat ketika oksigen molekul bertindak sebagai akseptor hidrogen atau elektron. Sedangkan, dehidrogenase adalah enzim yang mengoksidasi substrat dengan mentransfer hidrogen ke akseptor yang baik NAD + / NADP + atau enzim flavin.

Oksidoreduktase mengkatalisasi reaksi yang mirip dengan yang berikut, A– + B → A + B– di mana A adalah oksidan dan B adalah reduktor (19). Oksidoreduktase dapat berupa oksidase atau dehidrogenase.

Oksidoreduktase lainnya termasuk peroksidase, hidroksilase, oksigenase, dan reduktase. Peroksidase terlokalisasi dalam peroksisom, dan mengkatalisis reduksi hidrogen peroksida. Hidroksilase menambahkan gugus hidroksil ke substratnya. Oksigenase menggabungkan oksigen dari oksigen molekuler ke dalam substrat organik. Reduktase mengkatalisasi reduksi, dalam banyak kasus reduktase dapat bertindak seperti oksidase (17).

Enzim oksidoreduktase memainkan peran penting dalam metabolisme aerob dan anaerob. Mereka dapat ditemukan dalam glikolisis, siklus TCA, fosforilasi oksidatif, dan metabolisme asam amino.

Dalam glikolisis, enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis pengurangan NAD + menjadi NADH. Untuk mempertahankan keadaan re-dox sel, NADH ini harus dioksidasi ulang menjadi NAD +, yang terjadi dalam jalur fosforilasi oksidatif.

Molekul NADH tambahan dihasilkan dalam siklus TCA. Produk glikolisis, piruvat memasuki siklus TCA dalam bentuk asetil-KoA. Selama glikolisis anaerob, oksidasi NADH terjadi melalui reduksi piruvat menjadi laktat. Laktat kemudian dioksidasi menjadi piruvat dalam sel otot dan hati, dan piruvat selanjutnya dioksidasi dalam siklus TCA.

Seluruh dua puluh asam amino, kecuali leusin dan lisin, dapat terdegradasi ke perantara siklus TCA. Ini memungkinkan kerangka karbon asam amino untuk dikonversi menjadi oksaloasetat dan selanjutnya menjadi piruvat. Jalur glukoneogenik kemudian dapat memanfaatkan piruvat yang terbentuk (20).

Nomenklatur

Penentuan nama enzim distandarisasi oleh komite khusus, Komite Nomenklatur dari International Union of Biokimia dan Biologi Molekuler (NC-IUBMB).

Klasifikasi Oksidoreduktase

Oksidoreduktase diklasifikasikan sebagai EC 1 dalam sistem klasifikasi enzim (nomor EC). Oksidoreduktase dapat diklasifikasikan ke dalam 22 sub-kelas:

• EC 1. 21: termasuk oksidoreduktase yang bekerja pada ikatan X-H dan Y-H untuk membentuk ikatan X-Y
• EC 1. 20: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam fosfor atau arsenik sebagai donor
• EC 1. 19: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam mengurangi flavodoksin sebagai donor
• EC 1. 18: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam protein besi-sulfur sebagai donor
• EC 1. 17: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam gugus CH atau CH2
• EC 1. 16: termasuk oksidoreduktase yang mengoksidasi ion logam
• EC 1. 15: termasuk oksidoreduktase yang bekerja pada radikal superoksida sebagai akseptor
• EC 1. 14: termasuk oksidoreduktase yang bertindak sebagai donor dengan penggabungan molekul oksigen
• EC 1. 13: termasuk oksidoreduktase yang bertindak sebagai donor tunggal dengan penggabungan molekul oksigen (oksigenase)
• EC 1. 12: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam hidrogen sebagai donor
• EC 1. 11: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam peroksida sebagai akseptor (peroksidase)
• EC 1. 10: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam difenol dan senyawa serupa sebagai donor
• EC 1. 9: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam kelompok heme sebagai donor
• EC 1. 8: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam kelompok sulfur sebagai donor
• EC 1. 7: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam senyawa nitrogen lainnya sebagai donor
• EC 1. 6: termasuk oksidoreduktase yang bekerja dalam NADH atau NADPH
• EC 1. 5: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam kelompok CH-NH sebagai donor
• EC 1. 4: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam kelompok CH-NH2 sebagai donor
• EC 1. 3: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam kelompok CH-CH sebagai donor
• EC 1. 2: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam kelompok aldehida atau keton sebagai donor
• EC 1. 1: termasuk oksidoreduktase yang bertindak dalam kelompok CH-OH sebagai donor

Oksidoreduktase ada dalam bentuk oksidase atau juga dehidrogenase. Oksidase umumnya terlibat ketika oksigen molekul berfungsi sebagai akseptor hidrogen atau elektron.

Namun, dehidrogenase bekerja dengan mengoksidasi substrat melalui transfer hidrogen ke akseptor yang baik NAD / NADP atau enzim flavin. Peroksidase, hidroksilase, oksigenase, dan reduktase juga termasuk dalam oksidoreduktase.

Peroksidase ditempatkan dalam peroksisom, dan dapat mengkatalisis reduksi hidrogen peroksida. Hidroksilase memberikan gugus hidroksil ke substratnya. Oksigenase dapat menggabungkan oksigen dari oksigen molekuler ke dalam substrat organik. Dalam kebanyakan kasus, reduktase dapat bertindak seperti oksidase, tetapi mengkatalisasi reduksi.

Pengertian Oksidoreduktase

Oksidoreduktase adalah enzim yang mengkatalisis transfer elektron dari satu molekul, reduktor, juga disebut donor elektron, ke yang lain, oksidan, juga disebut akseptor elektron. Kelompok enzim ini biasanya menggunakan NADP atau NAD + sebagai kofaktor.

Transmembran oksidoreduktase menciptakan rantai transpor elektron pada bakteri, kloroplas dan mitokondria, termasuk kompleks pernapasan I, II dan III. Beberapa lainnya dapat berasosiasi dengan membran biologis sebagai protein membran perifer atau ditambatkan ke membran melalui heliks transmembran tunggal.

Apa itu Oksidoreduktase

Oksidoreduktase terdiri dari sejumlah besar enzim yang mengkatalisasi transfer elektron dari donor elektron (reduktor) ke molekul akseptor elektron (oksidan), umumnya mengambil nikotinamid adenin dinukleotida fosfat (NADP) atau nikotinamid adenin dinukleotida (NAD) sebagai kofaktor.

Karena begitu banyak transformasi kimia dan biokimia terdiri dari proses oksidasi / reduksi, telah lama menjadi tujuan penting dalam bioteknologi untuk mengembangkan aplikasi biokatalitik praktis dari oksidoreduktase.

Selama beberapa tahun terakhir, terobosan signifikan telah dibuat dalam pengembangan tes diagnostik berbasis oksidoreduktase dan peningkatan biosensor, dan desain sistem inovatif untuk regenerasi koenzim esensial. Penelitian tentang pembangunan bioreaktor untuk biodegradasi polutan dan pemrosesan biomassa, dan pengembangan pendekatan berbasis oksidoreduktase untuk sintesis polimer dan substrat organik yang difungsikan telah membuat kemajuan besar.

Nama yang tepat dari oksidoreduktase adalah dalam bentuk “donor: akseptor oksidoreduktase”; sementara dalam banyak kasus “donor dehidrogenase” jauh lebih umum. Nama-nama umum juga kadang-kadang muncul sebagai “akseptor reduktase”, seperti NAD + reduktase. “Donor oksidase” adalah kasus khusus ketika O2 berfungsi sebagai akseptor.

Reaksi enzim Oksidoreduktase

Reaksi yang dikatalisasi mirip dengan reaksi berikut pada Gambar 1, di mana A adalah reduktor dan B adalah oksidan. Dalam reaksi biokimia, reaksi redoks kadang-kadang lebih sulit untuk diamati, seperti reaksi glikolisis ini: Pi + gliseraldehida-3-fosfat + NAD + → NADH + H + + 1,3-bisfosfogliserat, di mana NAD + adalah oksidan (akseptor elektron) , dan fungsi gliseraldehida-3-fosfat sebagai reduktor (donor elektron).