Oxidoreductase - Oxidoreductase

A general term for enzymes that catalyze redox reactions in living organisms. Also called oxidoreductase. Energy is necessary to maintain cellular life, and redox reactions supply that energy, produce necessary substances in the metabolic process, and at the same time break down unnecessary substances or foreign substances. Oxidoreductases catalyze these reactions. There are various oxidoreductases in living organisms, and about 1,100 types have been identified so far. There are three types of biological redox reactions: transfer of hydrogen atoms, transfer of electrons, and addition of oxygen atoms. Generally, they are reactions that involve the transfer of electrons. Those that act as reducing agents and are oxidized by donating electrons or hydrogen atoms are called electron donors or hydrogen donors, and those that act as oxidizing agents and are reduced by receiving electrons or hydrogen atoms are called electron acceptors or hydrogen acceptors. In general, oxidoreductases have relatively high substrate specificity with respect to one or both of the electron donors and acceptors, and can be classified accordingly. They can also be classified into (1) dehydrogenases, (2) reductases, (3) oxidases, (4) oxygenases, (5) hydroperoxidases, and (6) superoxide dismutases, based on the type and properties of the redox reaction, and the type of donor and acceptor. The reactions catalyzed by these enzyme groups (1) to (6) and their characteristics are as follows: (1) Dehydrogenases catalyze the reaction of dehydrogenating a substrate using a molecule other than oxygen as a hydrogen acceptor. Many of them use NAD ⁺ or NADP ⁺ as a coenzyme (pyridine enzymes). In addition, some have FAD or FMN as a prosthetic group (flavin enzymes). (2) Reductases catalyze the reaction of reducing a substrate using a molecule other than oxygen as a hydrogen acceptor, and belong to the broad definition of dehydrogenases, with many being pyridine enzymes. (3) Oxidases catalyze the reaction of using oxygen as a hydrogen acceptor. Most are flavoenzymes. An exception is cytochrome oxidase, which is a hemin enzyme with heme as a prosthetic group. There are also copper enzymes that require copper. (4) Oxygenases are involved in the synthesis and decomposition of metabolites by catalyzing reactions that directly transfer molecular oxygen to substrates. (5) Hydroperoxidases decompose peroxides by catalyzing reactions that reduce H ₂ O ₂ and organic peroxides. (6) Superoxide dismutases remove superoxide by catalyzing reactions that use superoxide radicals as acceptors.

[Michiko Iijima]

"Modern Biochemistry, revised 2nd edition, edited by Shozo Tsuboi et al. (1992, Kanehara Publishing)" ▽ "Enzyme Handbook, 3rd edition, edited by Tatsuhiko Yagi et al. (2008, Asakura Publishing)" ▽ "Harper's Biochemistry, original 28th edition, written by R.K. Murray et al., supervised translation by Yoshihito Ueda and Takao Shimizu (2011, Maruzen)"

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

生体の酸化還元反応を触媒する酵素の総称。オキシドレダクターゼともいう。細胞の生命を維持するためにはエネルギーが必要であるが、そのエネルギーを供給したり、代謝の過程で必要な物質を生成すると同時に不要な物質あるいは外来性の異物を分解するのが酸化還元反応で、その反応を触媒するのが酸化還元酵素である。生体内には種々の酸化還元酵素が存在しており、これまでに約1100種が確認されている。生体酸化還元反応の型には、水素原子の移動、電子の移動、酸素原子の付加という三つの型がある。一般的には電子の移動を伴う反応といえる。還元剤として働き、電子あるいは水素原子を与えて酸化されるものを電子供与体あるいは水素供与体とよび、酸化剤として働き、電子あるいは水素原子を受け取って還元されるものを電子受容体あるいは水素受容体とよぶ。一般に酸化還元酵素は、電子供与体および受容体の一方または両方に関して、比較的高い基質特異性をもっており、それに従って分類することができる。また、酸化還元反応の様式、性質、供与体と受容体の種類などにより、(1)脱水素酵素（デヒドロゲナーゼ）、(2)還元酵素（レダクターゼ）、(3)酸化酵素（オキシダーゼ）、(4)酸素添加酵素（オキシゲナーゼ）、(5)ヒドロペルオキシダーゼ、(6)スーパーオキシドジスムターゼに分類することもできる。これら(1)～(6)の酵素群が触媒する反応と特徴は以下のとおりである。(1)脱水素酵素は酸素分子以外の分子を水素受容体として、基質から脱水素する反応を触媒する。NAD⁺またはNADP⁺を補酵素とするもの（ピリジン酵素）が多い。このほか、補欠分子族（補欠分子団）としてFADまたはFMNをもつもの（フラビン酵素）もある。(2)還元酵素は酸素分子以外の分子を水素受容体として脱水素する反応のうち、基質を還元する反応を触媒し、広義の脱水素酵素に属し、ピリジン酵素が多い。(3)酸化酵素は酸素を水素の受容体とする反応を触媒する。多くはフラビン酵素である。例外としてはチトクロムオキシダーゼがあり、これはヘムを補欠分子族とするヘミン酵素である。また、銅を必要とする銅酵素もある。(4)酸素添加酵素は分子状酸素を直接基質に渡す反応を触媒することにより、代謝物の合成と分解に関与する。(5)ヒドロペルオキシダーゼはH₂O₂や有機過酸化物を還元する反応を触媒することにより、過酸化物を分解する。(6)スーパーオキシドジスムターゼはスーパーオキシドラジカルを受容体とする反応を触媒することにより、スーパーオキシドを除去する。

［飯島道子］

『坪井昭三他編『現代の生化学』改訂第2版（1992・金原出版）』▽『八木達彦他編『酵素ハンドブック』第3版（2008・朝倉書店）』▽『R・K・マレー他著、上代淑人・清水孝雄監訳『ハーパー生化学』原書28版（2011・丸善）』

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例