산화환원반응

전자 혹은 수소원자의 이동에 따른 화학반응의 일종. 산소분자를 직접 포함하는 산소첨가효소도 여기에 포함된다. 생체 내에서는 통상 수소원자를 이동하는 NADH 및 NAPDH, 전자와 H^＋를 별도로 이동시켜, 2전자 및 1전자 이동을 촉매하는 플래빈, 그리고 전자만을 이동하는 시토크롬류가 널리 존재한다. 생체계에서의 산화반응은 크게 나누어, 에너지 생산(해당계와 미토콘드리아에서의 산화적 인산화)과 여러 가지 물질의 생합성과 분해가 있다.

일반적으로 산화 혹은 환원하는 정도는 이들 화합물의 산화환원전위에 의해 결정되며, 예를 들면 NADH에서 －320mV, 산소분자에서 810mV이다. 산화환원반응을 촉매하는 효소를 산화환원효소로 총칭한다. NADH 혹은 NADPH를 수소수용체로 한 환원효소(예 : 알코올탈수소효소)에서는 AH₂＋NAD(P)^＋⇌A＋NAD(P)H, 산소를 수용체로 한 플래빈효소에서는 BH₂＋FAD^＋(FMN)⇌B＋FADH₂(FMNH₂), FADH₂(FM NH₂)＋O₂→FAD^＋(FMN)＋H₂O₂ 전체적으로는, BH₂＋O₂→B＋H₂O₂로 되어 통상 산소는 H₂O₂가 된다.

산소를 물로 환원시키는 시토크롬산화효소는 미토콘드리아에서 를 촉매한다. 또한 시토크롬류는 전자의 이동에만 관여하는 산화환원효소인데 일반적으로 전자전달계로 부른다. 이러한 전자전달계는 미토콘드리아 외에 마이크로솜이 잘 알려져 있다. 생체에서의 산화환원반응은 글루코오스 산화에 의한 에너지 생성이고, 이것은 기질수준의 인산화와 미토콘드리아의 산화적 인산화인데 필요한 에너지의 대부분을 형성하고 있다.

산소첨가효소도 산화환원반응에서 아래의 반응식에 따라 여러 가지 물질의 합성에 관여하고 있고 예를 들면 카테콜아민이나 프로스타글란딘 혹은 여러 가지 물질의 히드록실화와 해독에 관여한다.

① CH₂＋O₂→CO₂H₂,
② CH₂＋O₂＋DH₂→COH₂＋D＋H₂O.

여기서 CH₂는 기질, DH₂는 수소공급체(통상 NADPH)를 나타낸다. ①은 산소화효소, ②는 마이크로솜으로 대표하는 히드록실화반응이다. 근래 주목을 받고 있는 활성산소에 의한 산소독 또한 산화환원반응의 1가지 예가 된다. 이와 같이 생체에서는 최종적으로 산소를 이용한 산화환원반응은 에너지생산, 생합성 · 분해, 산소독의 3가지 주요 화학반응의 핵심이다. 산화효소는 금속(철, 동)을 포함한 것이 많다.