Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

Oxigént aktiváló enzimek

Több mint 200 olyan enzimet, oxigenázt és oxidázt ismerünk, amelyeknek szubsztrátja a molekuláris oxigén.

Az oxigenázok az oxigénatom beépülését katalizálják a szerves molekulákba. Lehetnek dioxigenázok, amelyek a dioxigén (O2-molekula másik elnevezése) mindkét atomját beépítik; vagy monooxigenázok, amelyek a dioxigén egyik atomjának beépülését katalizálják, míg a másik oxigénatom vízzé redukálódik.

Az oxidázok által katalizált reakciókban az O2 csupán elektronakceptorként szolgál és

, H2O2 vagy 2 H2O termékké alakul át.

Az oxigén aktiválásában mindkét reakciótípus esetén fontos szerepet játszik az oxigénmolekula elektronfelvétele. Az enzimek prosztetikus csoportja lehet flavin, rézion vagy vasion (számos esetben hem formájában). Egyes flavinenzimek molibdént, továbbá vas-kén centrumot is tartalmaznak, de ezek a csoportok nem vesznek részt közvetlenül az oxigén redukciójában.

Az oxigén aktiválásának két típusát ismertetjük részletesebben.

1. Az oxigén a teljesen redukált flavinhoz kapcsolódik. A flavin-nukleotidok (FAD, FMN) nemcsak kofaktorként szerepelhetnek a dehidrogenázokban és az elektrontranszport fehérjéiben, hanem redukált alakjuk (FADH2, FMNH2) részt vehet a molekuláris oxigén aktiválásában is. Az oxigén reakciója a flavinnal nem jár tiltott spinátmenettel és a flavinenzimek negatív elektródpotenciál-változása szabadenergia-csökkenést eredményez. Az oxigénaktiválás kulcslépése a molekuláris oxigén kötődése, ami flavin-peroxid képződésével jár. Az oxigenázok és oxidázok katalizálta reakcióban eltérő szerkezetű flavin-peroxidok alakulnak ki (191. ábra).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1438aebszk_2810/#m1438aebszk_2810 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1438aebszk_2810/#m1438aebszk_2810)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1438aebszk_2810/#m1438aebszk_2810)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

191. ábra. Flavin reakciója a molekuláris oxigénnel. Az oxigén megkötésekor flavin-peroxidok keletkeznek az oxidázok és a monooxigenázok aktív centrumaiban. Példák egyszerű flavoprotein-oxidázokra: aminosav-oxidáz, glükóz-oxidáz; metallo-flavoprotein-oxidázokra: xantin-oxidáz, aldehid-oxidáz

A dimer xantin-oxidáz funkcionális egységenként egy Mo-, egy FAD- és két Fe2S2-centrumot tartalmaz. Az oxigénnel csak a FAD reagál, a fémek nem. A redukált xantin-oxidáz 6 elektront adhat le: 2-2 elektront a FAD és a Mo: 1-1 elektront az Fe2S2-centrumok. A redukált xantin-oxidáz reakciója az oxigénnel több lépésbenjátszódik le. A redukáló ekvivalensek száma az egyes lépésekben:

6 → 4 → 2 → 1 → 0 .

Az első két lépés kételektronos redukció, és H2O2 képződéséhez vezet. Az utolsó két lépés a vas-kén centrumok közreműködésével a nem teljesen redukált xantin-oxidáz esetén következik be, és szuperoxid-aniont eredményez. Feleslegben lévő redukáló szubsztrát esetén a teljesen redukált flavin enzim vesz részt a reakcióban, kevés redukáló szubsztrátot alkalmazva szuperoxid-anion keletkezik. Ez utóbbi reakciótfelhasználják a szuperoxid-anion kísérletes előállítására, továbbá az in vivo keletkező szuperoxid-anion egyik lehetséges forrásának tekintik.

2. Az oxigén a kofaktor fémionjához kötődik. A dioxigenázok kofaktora általában vas(II)ion formában köti az oxigént. Az O2 aktiválódása a fémionról az O2-re történő elektronátmenetnek tulajdonítható. A monooxigenázok közé tartozik a hemcsoporttal rendelkező citokróm-P450.

A tirozináz aktív alegységenként két réz(II)iont tartalmaz. Az oxigenált enzim szerkezete a hemocianinhoz hasonló (192. ábra). A tirozináz a bőr és haj pigmentszemcséiben (ún. melanoszómákban) előforduló monooxigenáz, amely a tirozint dihidroxi-fenilalaninná (DOPA) oxidálja. Ebből további oxidációval és kondenzációval keletkezik a melanin.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1438aebszk_2817/#m1438aebszk_2817 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1438aebszk_2817/#m1438aebszk_2817)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1438aebszk_2817/#m1438aebszk_2817)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

192. ábra. Az oxigén kötődése a tirozinázhoz

Az egyik legbonyolultabb szerkezetű oxidáz a citokróm-oxidáz. Nemcsak az O2 redukcióját katalizálja, hanem az elektrontranszportban is részt vesz (lásd 262. oldal).

Tartalomjegyzék

ÁLTALÁNOS ÉS BIOSZERVETLEN KÉMIA
Impresszum
Az Olvasóhoz
chevron_rightÁltalános kémia
- chevron_rightKémiai alapfogalmak
- chevron_rightAz atomok elektronszerkezete és a periódusos rendszer
  - chevron_rightA kvantumelmélet alapjai
    - A fény hullámtermészete
    - Az elektronhullámok és a kvantummechanika
  - chevron_rightSzínképek
    - Emissziós és abszorpciós színképek
    - Atomszínképek
  - A hidrogénatom Bohr-féle modellje
  - chevron_rightA kvantummechanikai atommodell
    - Kvantumszámok
    - Atomorbitálok
  - chevron_rightTöbbelektronos atomok elektronszerkezete
    - Az elektronhéjak energiaszintje
    - Az elektronhéjak felépülésének törvényei
  - chevron_rightAz elemek periódusos rendszere
  - chevron_rightPeriodikus tulajdonságok
- chevron_rightA molekulák szerkezete
  - chevron_rightAz elsődleges kémiai kötés alaptípusai
    - A férnes kötés
    - Az ionkötés
    - chevron_rightA kovalens kötés
      - Kovalens kötéshossz és kötési energia
  - chevron_rightÁtmenet a kötéstípusok között
    - Elektronegativitás
  - chevron_rightA kovalens kötés elmélete
    - chevron_rightA vegyértékkötés-elmélet
    - chevron_rightA molekulaorbitál-elmélet
      - Kétatomos molekulák molekulaorbitáljai
      - Többszörös kötések, delokalizált molekulapályák
  - chevron_rightMásodlagos kémiai kötések
- chevron_rightHalmazállapotok
  - chevron_rightGázhalmazállapot
  - chevron_rightFolyékony és szilárd halmazállapot
- chevron_rightOldatok és kolloidok
- chevron_rightA víz és a vizes oldatok
- chevron_rightKémiai egyensúlyok
- chevron_rightKémiai termodinamika
- chevron_rightReakciókinetika
  - chevron_rightReakciósebesség és reakciómechanizmus
  - chevron_rightHőmérséklet és reakciósebesség
    - Ütközési elmélet
    - chevron_rightAz átmeneti állapot (aktivált komplex) elmélete
      - Kémiai reakciók energiaváltozása
  - chevron_rightTöbb elemi lépésből álló reakciók
  - chevron_rightKatalízis
    - Homogén katalízis
    - Heterogén katalízis
- chevron_rightElektrokémia
  - chevron_rightA redoxifolyamatok áttekintése
  - chevron_rightAz elektrokémia alapjai
- chevron_rightA redoxifolyamatok termodinamikája
  - A Nernst-egyenlet
  - Redoxifolyamatok az anyagcserében
- chevron_rightAz elektrokémia gyakorlati alkalmazásai
chevron_rightBioszervetlen kémia
- chevron_rightKomplex vegyületek
- Az élethez szükséges elemek áttekintése
- chevron_rightAz alkálifémek szerepe biológiai rendszerekben
- chevron_rightA magnézium és a kalcium biológiai jelentősége
  - chevron_rightA magnézium bioszervetlen kémiája
    - Magnéziumkomplexek
  - chevron_rightA kalcium élettani szerepe
- chevron_rightAz átmenetifémek komplexei
  - chevron_rightA vas biológiai jelentősége
    - chevron_rightA vas szerepe az oxigénkötésben és az oxigéntranszportban
    - chevron_rightVas–kén fehérjék biológiai funkciói
      - Citokrómok
      - Kataláz, peroxidáz, citokróm-P450
    - chevron_rightVasanyagcsere
  - chevron_rightA réz biológiai jelentősége
    - chevron_rightA réz biokémiai evolúciója. Fontosabb rézfehérjék
    - chevron_rightRézfehérjék az elektrontranszportban
    - chevron_rightA rézanyagcsere és zavarai
      - Wilson-kór
      - Menkes-kór
  - chevron_rightA cinkcsoport elemeinek biológiai jelentősége
    - chevron_rightA cink biológiai funkciói
      - Cinkenzimek szerkezete
      - „Cinkujj” fehérjék szerkezete
  - Metallotioneinek és funkciójuk
  - chevron_rightA molibdén és a mangán biológiai szerepe
    - Molibdénkomplexek
    - Mangánkomplexek
  - A vanádium, króm, kobalt és nikkel élettani hatása
  - A platinakomplexek daganatellenes hatása
- chevron_rightAz alumínium- és az óncsoport elemeinek biológiai szerepe
  - Az alumínium hatása az emberi szervezetre
  - Óncsoport: germánium, ón, ólom
- chevron_rightA szilíciumvegyületek biológiai szerepe
- chevron_rightA nitrogén és foszfor szerepe a biológiai rendszerekben
- chevron_rightAz oxigéncsoport elemeinek biológiai jelentősége
  - chevron_rightAz oxigén bioszervetlen kémiája
  - chevron_rightA szelén biológiai jelentősége
    - A szelénvegyületek élettani hatásai
- chevron_rightA halogének bioszervetlen kémiája
chevron_rightIrodalom a bioszervetlen kémia fejezeteihez
Rendszám- és atomtömeg-táblázat

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero