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.

Obecný vzorec flavinů. Základem jsou tři kondenzované cykly isoalloxazinu. R-skupina rozlišuje různé flaviny.

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 editovat

Oxidačně-redukční vlastnosti editovat

 
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:

Flox + FlredH2 ⇌ 2 FlsemH

kde Flox je oxidovaný flavin, FlredH2 redukovaný flavin (přidání dvou atomů vodíku) a FlsemH 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 editovat

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 editovat

Riboflavin editovat

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 editovat

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 editovat

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.

Reference editovat

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

  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. 

Související články editovat

Externí odkazy editovat