산화 환원 효소
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- 1. 개요
- 2. 반응
- 3. 명명법
- 4. 분류
- 4.1. EC 1.1 (CH-OH 그룹에 작용)
- 4.2. EC 1.2 (알데하이드 또는 옥소 그룹에 작용)
- 4.3. EC 1.3 (CH-CH 그룹에 작용)
- 4.4. EC 1.4 (CH-NH2 그룹에 작용)
- 4.5. EC 1.5 (CH-NH 그룹에 작용)
- 4.6. EC 1.6 (NADH 또는 NADPH에 작용)
- 4.7. EC 1.7 (기타 질소 화합물에 작용)
- 4.8. EC 1.8 (황 그룹에 작용)
- 4.9. EC 1.9 (헴 그룹에 작용)
- 4.10. EC 1.10 (다이페놀 및 관련 물질에 작용)
- 4.11. EC 1.11 (과산화물을 수용체로 사용)
- 4.12. EC 1.12 (수소에 작용)
- 4.13. EC 1.13 (분자 산소를 혼입하여 단일 공여체에 작용)
- 4.14. EC 1.14 (분자 산소를 혼입하여 쌍을 이룬 공여체에 작용)
- 4.14.1. EC 1.14.1
- 4.14.2. EC 1.14.2 (아스코르브산류를 전자공여체로 사용)
- 4.14.3. EC 1.14.3 (프테리딘 환원체를 공여체로 사용)
- 4.14.4. EC 1.14.11 (2-옥소글루타르산류를 한쪽 전자 공여체로 사용; 산소 부분을 각 전자 공여체에 혼입)
- 4.14.5. EC 1.14.12 (NADH 또는 NADPH를 한쪽 전자 공여체로 사용, 다른 전자 공여체는 두 개의 산소 원자 혼입)
- 4.14.6. EC 1.14.13 (NADH 또는 NADPH를 한쪽 전자 공여체로 사용, 한 개의 산소 원자 혼입)
- 4.14.7. EC 1.14.14 (환원형 플라빈 또는 플라보단백질을 한쪽 전자 공여체로 사용, 한 개의 산소 원자 혼입)
- 4.14.8. EC 1.14.15 (환원형 철-황 단백질을 한쪽 전자 공여체로 사용, 한 개의 산소 원자 혼입)
- 4.14.9. EC 1.14.16 (환원형 프테리딘을 한쪽 전자 공여체로 사용, 한 개의 산소 원자 혼입)
- 4.14.10. EC 1.14.17 (환원형 아스코르브산류를 한쪽 전자 공여체로 사용, 한 개의 산소 원자 혼입)
- 4.14.11. EC 1.14.18 (기타 분자를 한쪽 전자 공여체로 사용, 한 개의 산소 원자 혼입)
- 4.14.12. EC 1.14.19 (2전자 산화로 분자 산소 환원, 두 분자의 물 생성)
- 4.14.13. EC 1.14.20 (2-옥소글루타르산을 한쪽 전자 공여체로 사용, 다른 쪽은 탈수소화)
- 4.14.14. EC 1.14.21 (NADH 또는 NADPH를 한쪽 전자 공여체로 사용, 다른 쪽은 탈수소화)
- 4.14.15. EC 1.14.99 (기타 전자쌍 산화 효소)
- 4.15. EC 1.15 (초과산화물 라디칼에 작용)
- 4.16. EC 1.16 (금속 이온 산화)
- 4.17. EC 1.17 (CH 또는 CH2 그룹에 작용)
- 4.18. EC 1.18 (철-황 단백질에 작용)
- 4.19. EC 1.19 (환원된 플라보독신에 작용)
- 4.20. EC 1.20 (인 또는 비소에 작용)
- 4.21. EC 1.21 (X-H와 Y-H에 작용하여 X-Y 결합 형성)
- 4.22. EC 1.22 (할로겐에 작용)
- 4.23. EC 1.23 (C-O-C에 작용)
- 4.24. EC 1.97 (기타 산화 환원 효소)
- 참조
1. 개요
산화 환원 효소는 산화 환원 반응을 촉매하는 효소의 일종으로, 전자 공여체(환원제)와 전자 수용체(산화제) 사이의 전자 이동을 매개한다. 이들은 탈수소 효소, 환원 효소, 산화 효소, 산소 첨가 효소, 과산화 효소, 트랜스히드로게나아제, 카탈라아제 등 다양한 명칭으로 불리며, 생체 내에서 수소 원자, 전자, 산소 원자의 이동을 통해 물질 대사, 에너지 생산, 그리고 다양한 생화학 반응에 관여한다. 산화 환원 효소는 효소의 EC 번호 분류 체계에서 EC 1으로 분류되며, 기질의 종류, 전자 수용체의 종류에 따라 여러 하위 그룹으로 세분화된다. 예를 들어, EC 1.1은 알코올 또는 CH-OH 그룹에 작용하는 효소, EC 1.11은 과산화물을 수용체로 사용하는 효소로 분류된다.
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산화 환원 효소 | |
---|---|
정의 | |
유형 | 효소 |
기능 | 산화 환원 반응 촉매 |
EC 번호 | EC 1 |
상세 정보 | |
반응 유형 | 산화 환원 반응 |
관련 질병 | 암 알츠하이머병 기타 대사 질환 |
보조 인자 | NAD NADP FAD FMN 헴 철-황 클러스터 구리 몰리브덴 |
하위 분류 | |
종류 | EC 1.1: CH-OH 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.2: 알데하이드 또는 옥소 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.3: CH-CH 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.4: CH-NH2 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.5: CH-NH 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.6: NADH 또는 NADPH에 작용하는 산화환원효소 EC 1.7: 기타 질소성 화합물에 작용하는 산화환원효소 EC 1.8: 황 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.9: 헴 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.10: 다이페놀 및 관련 물질에 작용하는 산화환원효소 EC 1.11: 과산화물을 산화제로 사용하는 산화환원효소 (퍼옥시데이스) EC 1.12: 수소를 산화제로 사용하는 산화환원효소 EC 1.13: 단일체에 작용하는 산화환원효소 EC 1.14: 쌍체에 작용하는 산화환원효소 EC 1.15: 슈퍼옥사이드 라디칼에 작용하는 산화환원효소 EC 1.16: 금속 이온을 산화시키는 산화환원효소 EC 1.17: CH 또는 CH2 그룹에 작용하는 산화환원효소 EC 1.18: 철-황 단백질을 공여체로 사용하는 산화환원효소 EC 1.19: 환원된 플라보독신을 공여체로 사용하는 산화환원효소 EC 1.20: 인 또는 비소를 산화시키는 산화환원효소 EC 1.21: X-H 및 Y-H 결합에 작용하여 X-Y 결합을 형성하는 산화환원효소 EC 1.97: 기타 산화환원효소 |
2. 반응
산화 환원 효소는 일반적으로 다음과 같은 형태의 반응을 촉매한다.
:A– + B → A + B–
여기서 A는 환원제(전자공여체)이고, B는 산화제(전자수용체)이다.
생화학 반응에서 산화환원반응은 해당과정에서와 같이 때때로 확인하기가 더 어려울 수 있다.
산화 환원 효소는 탈수소 효소(데히드로게나아제), 환원 효소, 산화 효소(옥시다아제), 산소 첨가 효소, 과산화 효소, 트랜스히드로게나아제, 카탈라아제 등의 명칭으로 불린다.
생체 내 산화 환원 반응은 다음 세 가지 형식을 취한다.
# 수소 원자 (히드리드)의 이동
# 전자의 이동
# 산소 원자의 부가
수소 원자의 이동을 수반하는 반응 (탈수소 반응)을 촉매하는 효소의 대부분은 탈수소 효소이다. 전자 이동을 촉매하는 효소의 대표는 전자 전달계를 구성하는 시토크롬이다. 분자상 산소를 기질로 하는 산화 환원 효소는 산화 효소이다.
많은 산화 환원 효소는 활성 중심에 금속 원소가 존재하며, 철(헴철) ,구리가 대표적인 활성 중심 금속이다. 산화 환원 효소에 관여하는 산화·환원 수용체는 한정되어 있으며, NAD, NADP 등의 보조 효소, 시토크롬류, 산소, 디설파이드, 퀴논 화합물 등이 알려져 있다.
2. 1. 생화학 반응의 예시
해당과정에서 일어나는 다음 반응을 보자.: 글리세르알데하이드 3-인산 + Pi + NAD+ → 1,3-비스포스포글리세르산 + NADH + H+
이 반응에서 NAD+는 산화제(전자 수용체)이고, 글리세르알데하이드 3-인산은 환원제(전자 공여체)이다. 이러한 반응을 촉매하는 효소가 산화 환원 효소이다.
3. 명명법
산화 환원 효소의 체계적인 이름은 "공여체:수용체 산화환원효소"이다. 일반적인 이름은 "공여체 탈수소효소"이며, 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소가 그 예이다. 또 다른 일반적인 이름은 "수용체 환원효소"이며, NAD+ 환원효소가 그 예이다. O2가 수용체인 특별한 경우에는 "수용체 산화효소"라고도 한다.
4. 분류
산화 환원 효소는 효소의 EC 번호 분류 체계에서 "EC 1"로 분류된다. 산화 환원 효소는 다음과 같이 22개의 하위 분류 체계로 더 분류될 수 있다.[1]
- EC 1.1은 공여체의 CH-OH 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다. (알코올 산화환원효소)
- EC 1.2는 공여체의 알데하이드 또는 옥소 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.3은 공여체의 CH-CH 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다. (CH-CH 산화환원효소)
- EC 1.4는 공여체의 CH-NH2 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다. (아미노산 산화환원효소, 모노아민 산화효소)
- EC 1.5는 공여체의 CH-NH 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.6은 NADH 또는 NADPH에 작용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.7은 다른 질소 화합물을 공여체로 사용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.8은 공여체의 황 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.9는 공여체의 헴 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.10은 다이페놀 및 관련 물질을 공여체로 사용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.11은 과산화물을 수용체로 사용하는 산화 환원 효소들이다. (과산화 효소)
- EC 1.12는 수소를 공여체로 사용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.13은 산소 원자를 기질 분자에 직접 혼입하는 산화 반응을 촉매하는 산화 환원 효소들이다. (산소화효소)
- EC 1.14는 O2의 두 산소 원자 중 하나는 기질에, 다른 하나는 H2O로 환원시키는 반응을 촉매하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.15는 초과산화물 라디칼을 수용체로 사용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.16은 금속 이온을 산화시키는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.17은 CH 또는 CH2 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.18은 철-황 단백질을 공여체로 사용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.19는 환원된 플라보독신을 공여체로 사용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.20은 인 또는 비소를 공여체로 사용하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.21은 X-H와 Y-H에 작용하여 X-Y 결합을 형성하는 산화 환원 효소들이다.
- EC 1.97은 기타 산화 환원 효소들이다.
4. 1. EC 1.1 (CH-OH 그룹에 작용)
EC 1.1은 공여체의 CH-OH 그룹에 작용하는 산화 환원 효소들로, 알코올 산화환원효소가 여기에 속한다.4. 1. 1. EC 1.1.1 (NAD 또는 NADP가 전자수용체)
NAD 또는 NADP를 전자수용체로 사용하는 산화 환원 효소(EC 1.1.1)에는 알코올 탈수소효소, 호모세린 탈수소효소 등 다양한 효소가 포함된다. EC 번호는 EC 1.1.1.1부터 EC 1.1.1.137까지 매우 세분화되어 있다.4. 1. 2. EC 1.1.2 (시토크롬이 전자수용체)
EC 1.1.2는 시토크롬을 전자수용체로 사용하는 산화 환원 효소이다.요약에서 언급된 만니톨 탈수소효소, L-젖산 탈수소효소 등은 원본 소스에서 확인할 수 없지만, EC 1.1.2에 속하는 효소의 예시로 볼 수 있다.
4. 1. 3. EC 1.1.3 (산소가 전자수용체)
EC number영어 1.1.3은 산소를 전자수용체로 사용하는 산화 환원 효소이다. 포도당 산화효소, 콜레스테롤 산화효소 등이 이에 해당한다.4. 1. 4. EC 1.1.4 (다이설파이드가 전자수용체)
- EC 1.1.98.2 글루코스-6-인산 탈수소효소 (보조 인자 F420)
- EC 1.1.98.3 데카프레닐포스포-β-D-리보푸라노스 2-산화효소
- EC 1.1.98.4 F420H2:퀴논 산화환원효소
- EC 1.1.98.5 제2급 알코올 탈수소효소 (보조 인자 F420)