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Tutorial MenueGrundlagen der BiokatalyseLerneinheit 4 von 4

Enzymklassen in Beispielen

Oxidations-Reduktions-(Redox-) Reaktionen

Die gesamte freie Energie (Gibbs-Energie, ΔG), die von Lebewesen unserer Biosphäre genutzt wird, stammt von der Energie des Sonnenlichtes ab. Photoautotrophe Organismen wie bestimmte Bakterien, Algen und Pflanzen sind in der Lage, die Lichtenergie in biochemisch fixierbare Energie umzuwandeln. Dabei werden intermediär Energiespeichermoleküle genutzt. Dieses sind Verbindungen von niedrigem Redoxpotenzial, wie NAD(P)H, oder solche mit hohem Phosphat-Gruppen-Übertragungspotenzial, wie ATP. NAD(P)H entsteht am Ende einer Kette von Redoxreaktionen, wobei der natürliche Elektronen-Donor H2O unter Elektronenabgabe zu molekularem Sauerstoff oxidiert wird. Die aus dem Wasser stammenden Elektronen wandern dabei über eine Kette von organischen und anorganischen Redox-Cofaktoren. ATP wird enzymatisch durch die ATP Synthetase gebildet, welche durch die protonenbewegende Kraft (PMF) angetrieben wird. NAD(P)H und ATP werden bei der reduktiven Umwandlung von CO2 zu Kohlenhydraten und anderen Metaboliten verbraucht. Bei der anaeroben Glycolyse heterotropher Organismen dagegen verläuft diese Reaktion in umgekehrter Richtung, d. h. unter Bildung von Reduktionsäquivalenten in Form von NADH und energiereichen ATPs. Enzyme, die Redoxreaktionen bzw. die Übertragung von Redoxäquivalenten katalysieren, transferieren Elektronen, Hydrid-Ionen oder Wasserstoff-Atome mit Hilfe von Redox-Cofaktoren oder redoxaktiven Aminosäuren. Sie werden Redoxenzyme genannt.

Allgemeiner Reaktionsmechanismus

Die Gesamtreaktion eines Redoxprozesses, bei dem Elektronen von einem Elektronen-Donor (dem Reduktionsmittel) an einen Elektronen-Akzeptor (das Oxidationsmittel) abgegeben werden, lässt sich in zwei Halbreaktionen (A und B) oder Redoxpaare unterteilen, die im Folgenden dargestellt sind:.

A o x n + + n e - A r e d B o x n + + n e - B r e d

Wichtige Subfamilien der Redoxenzyme

  • Dehydrogenasen
  • Oxidasen

Beispiele für Enzyme, die Redoxreaktionen katalysieren

  • Alkohol-Dehydrogenase (EC 1.1.1.1)
  • Lactat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.27)
  • Alkohol-Oxidase (EC 1.1.3.13)
  • Luciferase (Luciferin-4-monooxygenase) (EC 1.13.12.7)

Weiterführende Informationen

Informationen zu den Enzymen findet man über den Server der Swiss-Prot.

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