المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05
مـعاييـر تحـسيـن الإنـتاجـيـة
2024-11-05
نـسـب الإنـتاجـيـة والغـرض مـنها
2024-11-05
المـقيـاس الكـلـي للإنتاجـيـة
2024-11-05
الإدارة بـمؤشـرات الإنـتاجـيـة (مـبادئ الإنـتـاجـيـة)
2024-11-05
زكاة الفطرة
2024-11-05

Overreaction during base promoted α halogenation
14-11-2019
الوقود الصلب :
16-7-2016
Shortest Path Problem
29-4-2022
Correlation Exponent
15-9-2021
إبراهيم جُردقة
1-9-2016
Cell Surface Hydrophobicity
15-10-2017

Radical mechanisms for flavin-dependent reactions  
  
761   04:23 مساءً   date: 19-7-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................


Read More
Date: 22-7-2019 664
Date: 5-9-2018 792
Date: 2-12-2019 985

Radical mechanisms for flavin-dependent reactions

In chapter 16 we saw how flavin coenzymes, like their nicotinamide adenine dinucleotide counterparts, can act as hydride acceptors and donors. In these redox reactions, two electrons are transferred together in the form of a hydride ion. Flavin, however, is also capable of mediating chemical steps in which a single unpaired electron is transferred - in other words, radical chemistry. This is due to the ability of the flavin system to form a stabilized radical intermediate called a semiquinone, formed when FADH2 (or FMNH2) donates a single electron, or when FAD (or FMN) accepts a single electron.

image073a.png

This single-electron transfer capability of flavins is critical to their metabolic role as the entry point of electrons into the electron transport phase of respiration. Electrons 'harvested' from the oxidation of fuel molecules are channeled, one by one, by FMNH2 into the electron transport chain, where they eventually reduce molecular oxygen. NADH is incapable of single electron transfer - all it can do is transfer two electrons, in the form of a hydride, to FMN; the regenerated FMNH2 is then able to continue sending single electrons into the transport chain.

image076.png

You will learn more details about this process in a biochemistry class.

Because flavins are capable of single-electron as well as two-electron chemistry, the relevant mechanisms of flavoenzyme-catalyzed reactions are often more difficult to determine. Recall the dehydrogenation reaction catalyzed by acyl-CoA dehydrogenase  it involves the transfer of two electrons and two protons (ie. a hydrogen molecule) to FAD. Both electrons could be transferred together, with the FAD coenzyme simply acting as a hydride acceptor (this is the mechanism we considered previously). However, because the oxidizing coenzyme being used is FAD rather than NAD+, it is also possible that the reaction could proceed by a single-electron, radical intermediate process. In the alternate radical mechanism proposed below, for example, the enolate intermediate first donates a single electron to FAD, forming a radical semiquinone intermediate (step 2). The second electron is transferred when the semiquinone intermediate abstracts a hydrogen from Cb in a homolytic fashion (step 3).

image078a.png

Scientists are still not sure which mechanism - more accurately depicts what is going on in this reaction.

The conjugated elimination catalyzed by chorismate synthase  is another example of a reaction where the participation of flavin throws doubt on the question of what is the relevant mechanism. This could simply be a conjugated E1' reaction, with formation of an allylic carbocation intermediate. The question plaguing researchers studying this enzyme, however, is why FADH2 is required. This is not a redox reaction, and correspondingly, FADH2 is not used up in the course of the transformation - it just needs to be bound in the active site in order for the reaction to proceed. Given that flavins generally participate in single-electron chemistry, this is an indication that radical intermediates may be involved. Recently an alternative mechanism, involving a flavin semiquinone intermediate, has been proposed (J. Biol. Chem 2004, 279, 9451). Notice that a single electron is transferred from substrate to coenzyme in step 2, then transferred back in step 4.

image079b.png

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .