Flavin

Flaviny (z latinského flavus, česky žlutý) je skupina biologicky aktivních látek, jejichž molekula je odvozena od isoalloxazinu (benzo[g]pteridin-2,4-dionu). To je chemická látka s třemi kondenzovanými cykly, jejímž základem je pteridin.

Flavinový kruh je možné oxidovat (na flavochinony) a zpětně redukovat (na flavohydrochinony), a to někdy přes volný radikál (flavosemichinon).^[1] Různé deriváty výchozího isoalloxazinu se vytváří substitucí na 10. uhlíku.^[2] Patří k nim zejména riboflavin (vitamín B2) a z něho odvozené kofaktory FAD a FMN. Tyto kofaktory jsou součástí mnohých významných proteinů a enzymů (například flavoproteinů). Flavoproteiny hrají významnou roli v dýchacím řetězci živých organismů.

V roce 1937 obdržel Paul Karrer Nobelovu cenu za svou základní práci o skupině látek flavinů.

Chemické vlastnosti

Oxidačně-redukční vlastnosti

Rovnovážná reakce mezi oxidovaným a redukovaným stavem flavinů

Flaviny jsou rozpustné ve vodě. Jejich barevnost se liší podle jejich stavu, v oxidovaném stavu jsou žlutě zbarvené, v poloredukovaném stavu mají červenou barvu, v neutrálním (semichinonovém) stavu mají modrou barvu a v redukovaném stavu jsou bezbarvé.

Flavinový kruh je možné oxidovat na flavochinony a zpětně redukovat na flavohydrochinony, někdy přes volný radikál flavosemichinon. Vztah oxidované a redukované formy flavinů lze vyjádřit reakcí:

Fl_ox + Fl_redH₂ ⇌ 2 Fl_semH^•

kde Fl_ox je oxidovaný flavin, Fl_redH₂ redukovaný flavin (přidání dvou atomů vodíku) a Fl_semH^• semichinonová forma (přidání jednoho atomu vodíku).

Z popsané reakce vyplývá, že flavinova skupina je schopna podstoupit oxidačně-redukční reakce a může přijmout buď jeden elektron ve dvoustupňovém procesu nebo dva elektrony najednou. Redukce se provádí přidáním atomů vodíku ke specifickým atomům dusíku v systému isoalloxazinových kruhů. Flaviny jsou proto obsaženy jako kofaktory v různých typech enzymů katalyzujících redoxní přeměny. Práce z posledních let ukazují, že flaviny jsou perspektivními katalyzátory oxidačně-redukčních reakcí také v umělých systémech.

Optické vlastnosti

Díky konjugovanému systému dvojných vazeb absorbují flaviny světlo v oblasti okolo 450 nm, což způsobuje jejich intenzivní žluté zbarvení. Snadný přechod flavinů do excitovaného stavu a následné vyzařování světla při přechodu na základní energetickou hladinu je podstatou bioluminiscence. Tyto jejich fotofyzikální vlastnosti hrají důležitou úlohu ve fotoreceptorech a v enzymech vyžadujících pro svou činnost světlo (například v DNA-fotolyazách).

Příbuzné sloučeniny

Riboflavin

Strukturu riboflavinu tvoří heterocyklické isoalloxazinové jádro a cukerný alkohol ribitol. Riboflavin (vitamín B₂) je žluté přírodní barvivo slabě rozpustné ve vodě. Fluoreskuje, je odolný vůči vysokým teplotám, ale rozkládá se působením světla.

FMN

FMN (flavinmononukleotid) obsahuje riboflavinovou skupinu a fosfát. Je to protetická skupina, která se od FAD liší nepřítomností adenosinmonofosfátu (AMP). Nachází se mimo jiné v NADH dehydrogenáze nebo nitroreduktáze Escherichia coli.

FAD

FAD (flavinadenindinukleotid, případně riboflavinadenosindifosfát) obsahuje riboflavin navázaný na adenosindifosfát (ADP). Celá molekula tedy obsahuje riboflavinovou skupinu, dva fosfáty, cukr ribózu a adenin.

FAD je jeho oxidovaná forma, zatímco FADH₂ je jeho forma redukovaná. Redukovaná forma vzniká zejména v Krebsově cyklu při dehydrogenaci sukcinátu na fumarát. Je schopen přenášet elektrony a vodíkové atomy z tohoto cyklu do elektronového transportního řetězce (dýchací řetězec), na jehož konci se uskutečňuje syntéza ATP.

FAD je součástí mnoha proteinů - flavoproteinů. Je to skupina vázaná na mnoho enzymů, včetně ferredoxin-NADP+ reduktázy, monoaminooxidázy, D-aminokyselinoxidázy, glukózoxidázy, xanthinoxidázy a acyl CoA dehydrogenázy.

Riboflavin
FMN
FAD
Srovnání FMN a FAD

Reference

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Flavine na německé Wikipedii a Flavin group na anglické Wikipedii.

↑ ENCYCLOPEDIA OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, FOUR-VOLUME SET, 1-4. Příprava vydání Lennarz,W.J., Lane, M.D.. [s.l.]: [s.n.] Kapitola Flavins. }
↑ Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1.

Související články

flavinadeninudinukleotid

flavinmononukleotid

riboflavin

flavoproteiny

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Flavin na Wikimedia Commons

[1] ENCYCLOPEDIA OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, FOUR-VOLUME SET, 1-4. Příprava vydání Lennarz,W.J., Lane, M.D.. [s.l.]: [s.n.] Kapitola Flavins. }

[2] Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1.

[1]

[2]