Oxidoredukční enzymy
Většina energie v živočišném organismu pochází z oxidoredukčních pochodů. Oxidační produkty reakce mají menší obsah energie než výchozí reagující látky a energie je uvolňována jako teplo, nebo je transformována na jiné druhy využitelné energie, např. na energii chemické vazby. Četné oxidace jsou spojeny s tvorbou „makroergických“ fosfátových esterů anhydridové povahy (ATP, ADP), jež mají zvláštní důležitost při konzervaci a přenosu energie. Vytvářejí se z energie uvolněné v buňce při oxidačních reakcích. Oxidoredukce mohou probíhat anaerobně, např. v glykolýze, nebo aerobně, např. při oxidaci substrátů citrátového (Krebsova) cyklu nebo β-oxidací mastných kyselin v mitochondriích.
Cukry, lipidy a bílkoviny představují zdroje energie v organismu, ale oxidace neprobíhají většinou přímo s molekulárním kyslíkem ani při aerobních oxidoredukcích (s výjimkou tzv. oxygenas).
Při oxidoredukčních pochodech v mitochondriích jsou přenášeny elektrony ze substrátů na kyslík řadou přenašečů, jež vytvářejí mezi sebou přesně navazující systém enzymů. Tento řetěz oxidoredukčních pochodů (buněčné dýchání) probíhá ve dvou stupních:
- Přenos vodíkových atomů účinkem dehydrogenas, jež obsahují jako koenzym pyridin- a flavinnukleotidy.
- Přenos elektronů zejména prostřednictvím cytochromů (v mitochondriích). Významný je poslední stupeň, kde autooxidabilní cytochromoxidasa reaguje přímo s molekulárním kyslíkem za tvorby molekul vody.
Oxidoredukční sled reakcí probíhá ve vnitřní mitochondriální membráně v tzv. dýchacím (respiračním) řetězu, který je velmi schematicky vyjádřen jako dvouelektronový přenos, neboť molekulám organických substrátů jsou elektrony prostřednictvím dehydrogenasových koenzymů při biologických oxidacích odnímány v párech. Na úrovni cytochromů je však přenos jednoelektronový a na úrovni cytochromoxidasy při redukci molekuly <chemform>O2</chemform> čtyřelektronový.
Při dvouelektronovém přenosu ze substrátů (nejčastěji) citrátového cyklu na molekulární kyslík se současně vytvářejí molekuly ATP – tzv. aerobní (oxidativní) fosforylace.
Akceptorem elektronů však nemusí být vždy kyslík. Některé dehydrogenasy odevzdávají elektrony i jiným akceptorům, např. pyruvátu (laktátdehydrogenasa) nebo in vitro i arteficiálním akceptorům, jako methylenová modř (flavinové dehydrogenasy). Jde tu o anaerobní oxidoredukce.
Vedle dehydrogenas a cytochromů patří k oxidoreduktasam (kromě jiných) také peroxidasa (EC 1.11.1.7) a katalasa (EC 1.11.1.6) rozkládající <chemform>H2O2</chemform> tak, že peroxidasa katalyzuje oxidaci vhodného substrátu
- <chemform>AH2</chemform> + <chemform>H2O2</chemform> → 2 <chemform>H2O</chemform> + A ,
kdežto katalasa uvolňuje molekulární kyslík při reakci
- 2 <chemform>H2O2</chemform> → 2 <chemform>H2O</chemform> + <chemform>O2</chemform>
