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Lexikon der Biologie: Flavinenzyme

Flavinenzyme [von *flavi- ], Flavoenzyme, Flavoproteide, Flavoproteine, Gruppe von elektronenübertragenden und daher zu den Oxidoreductasen zählenden Enzymen, die als Coenzyme FAD (Flavinadenindinucleotid) oder FMN (Flavinmononucleotid) enthalten. Aufgrund der als Chromophor (chromophore Gruppen) wirkenden Flavingruppe (Flavin, Abb.) sind Flavinenzyme gelb, worauf die früher gebräuchliche Bezeichnung gelbe Fermente zurückzuführen ist. FAD und FMN werden reversibel reduziert, entweder durch den Wasserstofftransfer von einem Substrat (z.B. bei Succinat-Dehydrogenase) oder von NADH (Nicotinamidadenindinucleotid) bzw. NADPH (Nicotinamidadenindinucleotidphosphat). Der Mechanismus des Wasserstoff- bzw. Elektronentransfers vom Donorsubstrat auf das Isoalloxazin-System (Alloxacin) von FAD oder FMN ist sehr komplex und bei den einzelnen Flavinenzymen unterschiedlich. So kann die Reduktion radikalisch über Semichinon-Intermediate (Semichinone) oder nichtradikalisch über Hydridtransferschritte ablaufen. Die Flavinenzym-katalysierten Reaktionen können durch den optischen Test verfolgt werden. Während reduzierte Flavinnucleotide (FADH2 und FMNH2) nur UV-Licht absorbieren (Absorption, Ultraviolett), sind die oxidierten Formen (Oxidation) durch eine zusätzliche Bande bei 450 nm im sichtbaren Bereich gekennzeichnet. Da Flavinenzyme an mehreren zentralen Stoffwechselreaktionen beteiligt sind, z.B. in der Atmungskette (Abb.) und im Citratzyklus (Abb.), sind Flavinenzyme in allen Organismen weit verbreitet. – Die über 70 bisher bekannten Flavinenzyme sind in struktureller und funktioneller Hinsicht sehr heterogen und können entsprechend ihrer Hauptreaktion eingeteilt werden in: 1) Oxidasen, darunter 2-Elektronen-übertragende Oxidasen, die Substrate unter Bildung von H2O2 (Wasserstoffperoxid) oxidieren (z.B.Glucose-Oxidase, Xanthin-Oxidase und Aminosäure-Oxidasen), sowie 4-Elektronen-übertragende Oxidasen, die kupferhaltig sind und Substrate unter Bildung von Wasser oxidieren (z.B. Ascorbinsäure-Oxidase [Ascorbinsäure]); 2) Reductasen (Oxidoreductasen), die bevorzugt mit Cytochromen reagieren (z.B. Cytochrom-Reductase, Glutathion-Reductase, GMP- und Nitrat-Reductase); 3) Dehydrogenasen, bei denen die natürlichen Wasserstoffakzeptoren Intermediate des Stoffwechsels sind (z.B. Succinat-Dehydrogenase, NADH-, NADPH- und Acyl-Coenzym-A-Dehydrogenase); 4) komplex aufgebaute Dehydrogenasen, wie die Häm enthaltenden Hämo-Flavinenzyme, die Eisen, Kupfer, Magnesium oder Molybdän enthaltenden Metallo-Flavinenzyme sowie Flavinenzyme mit Sulfhydryl-Disulfid-Systemen. Riboflavin, Ubichinone, Warburg (O.H.).

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